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COURS DE SONDAGES
PLAN
I. GENERALITES
II. APPAREILS & OUTILS DE SONDAGE
II.1. APPAREILS DESTRUCTIFS
II.2. SONDEUSES CAROTTIERES
III. SONDAGES DESTRUCTIFS
III.1. TARIERE
III.2. RAB
III.3. RC
III.4. AIR CORE
IV. SONDAGES CAROTTES
V. REALISATION DE SONDAGES
VI. SONDAGES PETROLIERS
Présenté par M. Badini Emmanuel
I - GENERALITES
❑Depuis l’avènement de l’humanité, l’importance
des substances minérales n’a cessé de croître. Car
les produits finis issus de leurs transformations se
trouvent dans tous les aspects de la vie
quotidienne de l’homme.
❑Pendant plusieurs siècles, la recherche minière
reposait sur le flair et l’expérience du
prospecteur.
❑Au cours du temps, la recherche minière est
passée de la simple observation des indices de
surface à l’utilisation de l’image satellitaire.
❑Les méthodes de la recherche minière se sont
donc développées dans le temps avec des
techniques qui sont sans cesse innovées.
❑Parmi ces nouvelles techniques, les
sondages occupent une place de choix et
constituent un outil indispensable pour la
recherche des gisements mais aussi pour une
meilleure connaissance du socle rocheux en
général.
I - GENERALITES
❑DEFINITION
▪ Le sondage est l'opération qui consiste à forer le sol
pour déterminer la nature, l’épaisseur et la pente des
couches qui le constituent.
▪ Un sondage est un ouvrage d’exploitation d’une
ressource minérale. Il est appliqué aux mines
(sondages miniers), à l’eau (forages d’eau), au pétrole
(sondages pétroliers).
▪ C’est aussi un outil de reconnaissance et
d’échantillonnage appliqué à la recherche d’extension
de gisement, de reconnaissance géologique profonde
et d’exploration minière et pétrolière.
I - GENERALITES
▪ La profondeur de sondage varie en fonction de
l’équipement utilisé. Le sondage ou forage
peut atteindre des profondeurs allant de
quelques mètres à plusieurs milliers de mètres.
▪ Pour mémoire, le sondage le plus profond
jamais réalisé à but scientifique de traverser la
croûte terrestre et de mieux comprendre la
composition et les mécanismes internes de la
Terre, a atteint la profondeur surprenante de
12 262 m (« sondage SG3 » ou « sondage
profond de Kola » foré entre 1970 et 1989 en
Russie, dans la péninsule de Kola).
I - GENERALITES
Sondage profond de Kola ou encore forage de Zapoliarnye; il fut stoppé lors
de la fin de la Guerre froide en 1989.
Plusieurs problèmes techniques motivèrent aussi cet arrêt: trop forte
pression, températures plus élevées que prévues (180 °C au lieu des 100 °C
attendus), difficulté d'extraction des matériaux excavés, et torsions de l'axe
de forage dû à son large diamètre (23 cm).
Le forage lui-même a été soudé et boulonné en août 2012.
I - GENERALITES
❑DOMAINES D’APPLICATION DU SONDAGE OU FORAGE
Les principaux domaines sont :
▪ L’installation d’ouvrages de récupération d’énergie
géothermique pour les activités industrielles ou les
maisons individuelles
▪ La recherche et l’estimation des réserves de
matières utiles: minerais, charbon, eau, pétrole,
matériaux de carrières, granulats
▪ La reconnaissance des caractéristiques des sols et
roches dans le cadre d’études géologiques,
géotechniques, hydrogéologiques ou pédologiques
I - GENERALITES
▪ La préparation de sols en vue de la réalisation
d’ouvrages de génie civil : pieux forés, injections
(ex. bâtiments, tunnels, ouvrages d’art).
▪ Forage pour dynamitage (Blast Hole), consistant
à creuser des cavités dans les parois rocheuses
afin d’y insérer la dynamite, et permettant ainsi
aux dynamiteurs d'effectuer leur travail avec
précision dans l'exploitation des mines.
I - GENERALITES
▪ Spécifiquement en prospection minière, une fois une
anomalie géochimique et/ou géophysique définie en
surface, on cherche à contrôler par des sondages si
cette image de surface correspond bien à celle de la
roche en dessous.
▪ Les sondages permettent d’étudier l’évolution de la
minéralisation à grande profondeur.
▪ Les sondages sont la phase des opérations
ponctuelles et c’est la phase la plus longue et la plus
couteuse.
▪ La phase de sondages vise à définir l’enveloppe du
gîte et elle comporte une phase économique qui
devra déterminer si le gîte est vraiment un gisement.
I - GENERALITES
▪ Les sondages sont un moyen de prospection
détaillée (tactique) permettant de:-
➢ prélever des échantillons à des profondeurs
plus ou moins importantes
➢ obtenir des informations sur les teneurs
effectives
➢ connaitre la puissance, la minéralogie, les
structures et les processus d’altération
➢ avoir des données réelles quantitatives des
corps minéralisés
I - GENERALITES
❑ IMPLANTATION DES POINTS DE SONDAGE
▪ Avant le début de tout sondage, différents
travaux sont exécutés et entrent dans le cadre
de la préparation des plateformes de sondage.
▪ On procède tout d'abord à l’implantation des
points de forage et cela peut se faire soit au GPS
soit avec les coordonnées de grille.
▪ Ensuite les points doivent être nettoyés de
sorte à laisser un espace suffisant pour le
positionnement de la machine.
▪ En fonction du relief des nivellements sont
exécutés par un bulldozer ou par des ouvriers.
I - GENERALITES
❑ ALIGNEMENT DE LA SONDEUSE
▪ Si le trou est incliné (sondage oblique), il faut
indiquer l'axe de forage à l'aide de deux ou trois
piquets et déterminer la position du collet et l'angle
de forage pour atteindre la cible visée.
➢ L’azimut d’un sondage oblique est la direction
horizontale.
➢ L’inclinaison est l’angle que fait l’horizontal et le
sens du forage.
▪ En fonction des ces paramètres planifiés du sondage,
le technicien procède à l’alignement des piquets et au
tracé du trait de référence, et ce tracé du trait de
référence est aussi fonction de la machine (foreuse)
utilisée.
I - GENERALITES
▪ NB : sous terre, les visées avants et arrière sont
peintes sur les murs.
▪ Détermination de l'orientation du trou - alignement
des piquets
100 m
30 m 15 m 15 m
I - GENERALITES
Vérification de l’azimut
et de l’inclinaison
▪ La direction (azimut) du trou est mesurée à la
boussole et l'inclinaison peut être faite avec précision
sur la tête de la foreuse à l'aide du clinomètre d'une
boussole.
I - GENERALITES
❑Les sondages sont réalisés à l’aide d’un dispositif
particulier appelé sondeuse ou foreuse.
❑Une sondeuse est un dispositif qui permet de
faire un trou cylindrique vertical, incliné ou
horizontal de diamètre variable selon les
objectifs à savoir hydrauliques, miniers ou
géotechniques. L’action de faire le trou est
appelée « foration ».
II - APPAREILS ET OUTILS
DE SONDAGE
❑Une sondeuse est en général constituée d’un
système de suspension et de levage (mât qui
porte une tête de rotation avec un axe
entrainant des tiges), un outil de percement,
un organe moteur actionnant l’outil et des
distributeurs hydrauliques tels que le
distributeur de rotation, translation et mise en
station.
II - APPAREILS ET OUTILS
DE SONDAGE
II - APPAREILS ET OUTILS
DE SONDAGE
❑Dans le domaine minier, les sondages ont pour
but de fournir une indication sur l’organisation et
la composition du sous-sol et d’en échantillonner
différentes sections.
❑De nombreuses techniques de foration existent,
elles sont adaptées aux différents types de
terrain et aux différentes étapes du projet minier.
Les principales techniques sont de deux types:-
▪Les appareils dits destructifs
▪Les sondeuses carottières
II - APPAREILS ET OUTILS
DE SONDAGE
❑Ce sont des machines à outils percutants
désagrégeant la roche qu’ils réduisent en morceaux
(cuttings) qui sont remontés à la surface, par une
injection d’air ou d’eau, ou récupérés.
II.1- LES APPAREILS DESTRUCTIFS
II.1- LES APPAREILS DESTRUCTIFS
II.1.1- Les Tarières
❑Adaptée aux terrains tendres seulement, la tarière
est une vis sans fin qui peut être manuelle ou
mécanique, et utilisée pour percer des trous dans le
sol. Les échantillons sont remontés à la surface et
récupérés
❑Outillage:
Train de tige
Tourne à gauche
Cuillère/vis hélicoïdale
(60-250mm)
❑Le RAB (Rotary Air Blast), RC (circulation inverse)
et Air Core sont des sondages percutants utilisant
un marteau fond de trou, un tricône ou un trilame
en rotation et en percussion.
❑Technique destructive où la roche est ainsi broyée
et ramenée à la surface sous forme de débris
appelés « cuttings » à l’aide d’une circulation d’air
comprimé qui permet le fonctionnement de l’outil.
II.1- LES APPAREILS DESTRUCTIFS
II.1.2- Les sondeuses RAB, RC, Air Core
II.1- LES APPAREILS DESTRUCTIFS
II.1.2- Les sondeuses RAB, RC, Air Core
❑Outillage:
Mât
Tète de rotation
Tige
Booster
Tuyau
(conduit d’échantillon)
Sondeuse RC à chenille Sondeuse RC à roues
Cyclone
❑Outillage:
Trilames
Marteau fond de trou
Tricônes
II.1- LES APPAREILS DESTRUCTIFS
II.1.2- Les sondeuses RAB, RC, Air Core
❑Outillage:
Wagon drill (marteau perforateur de mines)
II.1- LES APPAREILS DESTRUCTIFS
II.1.2- Les sondeuses RAB, RC, Air Core
Mines et carrières
❑Outillage:
II.1- LES APPAREILS DESTRUCTIFS
II.1.2- Les sondeuses RAB, RC, Air Core
❑ Carottage ou Diamond drilling (DD), ou «core
drilling» ou DDH (Diamond Drill Hole)
❑ Technique non-destructive qui consiste en la
découpe d’un cylindre de roche (carotte) par
un outil tubulaire diamanté appelé couronne.
❑ Le cylindre de roche ou carotte découpé se
met progressivement en place dans le tube
intérieur du carottier d’une longueur en
général comprise entre 1,5 et 3 m.
II.2- LES SONDEUSES CAROTTIERES
II.2- LES SONDEUSES CAROTTIERES
▪ Gauche: Carottier de sondage sur un poste de
travail sécurisé.
▪ Droite: Contrôle et ajustement des métrages de
carottes récupérées sur un poste de travail (Clichés:
Mine d’Ity Cominor 2012, Pol Urien, BRGM).
II.2- LES SONDEUSES CAROTTIERES
❑Cette technique de sondage permet de prélever un
cylindre d’échantillon de roche (carotte) continu et
intact des terrains traversés.
❑Les machines les plus couramment utilisées sont des
sondeuses à couronne diamantée, outil qui, par
rotation et pression, découpe la carotte.
Couronnes diamantées
II.2- LES SONDEUSES CAROTTIERES
❑ L’équipement nécessaire pour le montage du forage
comprend la sondeuse et sa force (son moteur), une
pompe à eau, Le treuil (Wire-line) pour remonter les
tiges, le tubage (casing) dans le recouvrement
(mort-terrain) et les différents outils diamantés.
Tiges
II.2- LES SONDEUSES CAROTTIERES
Mat
Pompe à eau
Piscines d’eau
Vérin hydraulique
Tête de rotation
Le système hydraulique est muni d’une motopompe qui assure l’approvisionnement
permanent et à fort débit de l’eau, qui s’injecte dans la tige et arrive au contact du
matériau, coupant par un mouvement relatif de la Bit (taillant diamanté)..
❑La sondeuse
Echantillon
Air
Tube extérieur
Tube intérieur
Couronne
II.2- LES SONDEUSES CAROTTIERES
❑Outillage:
Un bout annulaire
diamanté appliqué à la
fin de la tige rotatoire
spirale, coupant ainsi
des corps solides (roche)
en tube cylindrique
(carotte) qui passe à
l’intérieur du tube
pendant que le taillant
diamanté avance.
❑ La sélection d’une méthode de foration implique
de prendre en compte les paramètres suivants : –
Type d’échantillon – Précision de l’échantillon –
Diamètre du trou – Profondeur du trou – Budget
❑ Il existe une large gamme de foreuses
d’exploration allant des foreuses légères montées
sur Pick Up pour du carottage à faible profondeur
à des foreuses plus puissantes pouvant forer
jusqu’à quelques milliers de mètres de profondeur
en utilisant une méthode de foration spécifique.
❑ Il existe également des foreuses multifonctions
(polyvalentes) capables de réaliser à la fois du
carottage Wire-line et du forage RC.
II.2- LES SONDEUSES CAROTTIERES
❑ Les foreuses polyvalentes permettent de passer
d’une méthode à une autre, de travailler en mode
foration destructive (RC ; Rotary à la boue ; MFT
(Marteau Fond de Trou) ou DTH (down-the-hole
drill) ou en Carottage à câble (wire-line) : ces
machines de nouvelle génération sont les meilleurs
alliés pour affronter presque tous types de terrains.
❑ Les foreuses polyvalentes sont montées sur
chenillard ou camion, et peuvent être utilisées
pour les forages d’eau, les forages géothermiques,
la géotechnique, les carottages, et les applications
sismiques.
II.2- LES SONDEUSES CAROTTIERES
II.2- LES SONDEUSES CAROTTIERES
Foreuses polyvalentes
III - SONDAGES DESTRUCTIFS
Objectifs
❑Les sondages destructifs sont mis en œuvre pour
dégrossir un sujet. Ils sont utilisés aux stades de
reconnaissance d’indices et de l’étude des
gisements.
❑L’examen des échantillons (cuttings) récupérés
permettra d’évaluer :
▪Le profil d’oxydation (oxide, mixte ou
transition, sulfuré) et d'altération
▪Le contexte géologique
▪La nature du minerais
▪La teneur du minerais
III-1 SONDAGE A LA TARRIERE
Description
❑La tarière est un instrument de prélèvement
d’échantillons du sol permettant d’en observer
différents horizons, à différentes profondeurs
sans creuser de fosse. C’est une méthode rapide
et peu coûteuse.
❑Elle permet des forages peu profonds utilisés
pour la recherche et l’étude d’indices de
gisements meubles (gisements alluvionnaires ou
éluvionnaires, formations littorales…) cohérents
ou non.
❑Le sondage est réalisé en rotation sous faible
vitesse mais avec un couple élevé permettant son
enfoncement progressif dans le sol et la remontée
des échantillons des terrains traversés en surface.
Vues d’un chantier de sondage à la tarière de profondeur 20m au
Gabon (Cliché: Pol Urien, BRGM).
III-1 SONDAGE A LA TARRIERE
Description
❑Le forage à la tarière est généralement restreint au
matériel meuble et non consolidé ou encore à la
roche friable.
❑Caractéristiques:
▪Méthode simple
▪Ne permet pas le sondage tubé
▪Arrêt au niveau hydrostatique
III-1 SONDAGE A LA TARRIERE
Description
❑Performances
Ses performances sont liées à la
constitution des sols, mais
également à l'organisation et la
méthodologie mise en place.
Dans de bonnes conditions, la
profondeur de reconnaissance
peut atteindre 20m.
❑Outils : Vis hélicoïdales sans
fin qui peuvent forer des trous à
un diamètre de 60 à 250mm.
III-1 SONDAGE A LA TARRIERE
Description
❑Méthode : Avec le forage à la tarière, la rotation de la
vis hélicoïdale rotative permet à la lame de la vis de
ramener l'échantillon à la surface soit de façon
continue soit par passes de 1,2,3m.
❑Echantillonnage : Soit un échantillon par mètre de sol
traversé, soit un échantillon au niveau du bed rock.
III-1 SONDAGE A LA TARRIERE
Description
❑Avantages
Les sondages à la tarière
représentent une méthode très
rapide et économique qui donne
une bonne idée de la nature
géologique et de l’épaisseur des
couches traversées.
❑Main d’ œuvre: 3 manœuvres
(4max)
❑Inconvénients : Contamination,
faible profondeur d’investigation
III-1 SONDAGE A LA TARRIERE
Description
❑Le géologue chargé de suivre une campagne de
forage aura comme rôle:
▪La surveillance technique du forage
▪Le contrôle de la récupération des échantillons
▪La description des échantillons
III-1 SONDAGE A LA TARRIERE
Rôle du géologue
❑Les points clés pour une bonne exécution sont:
▪Préparation des plateformes (sites de forage)
et des voies d’accès
▪La machine doit être techniquement adaptée
au programme
▪Contrôler l’implantation du sondage
▪Vérifier que le système d’échantillonnage soit
bien en place
▪Faire respecter les passes d’échantillonnage
III-1 SONDAGE A LA TARRIERE
Rôle du géologue
❑Le prélèvement de l’échantillon se fait après
homogénéisation et division ou par quartage.
❑Le conditionnement de l’échantillon se fait
de préférence à sec dans un emballage ou sac
d’échantillon (plastique, papier, tissu…)
portant un numéro servant d’étiquette à
l’identification de l’échantillon.
III-1 SONDAGE A LA TARIERE
Rôle du géologue
III-1 SONDAGE A LA TARIERE
Rôle du géologue
diviseur
III-2 SONDAGE RAB (Rotary Air Blast)
Description
❑ Foration rotative à air comprimé (Rotative Air Blast,
RAB): technique destructive qui consiste à broyer le
sol et les roches altérées par l’intermédiaire d’un
outil rotatif tandis qu’un flux d’air comprimé
ramène les débris («cuttings») à la surface en
passant entre l’outil et la paroi du trou.
❑Le dispositif de sondage RAB comporte une sondeuse
et un compresseur reliés par un flexible armé. Dans le
système de RAB, une variété de lames sont montées
à la fin de la tige contenant des baguettes rotatoires
ou rotatifs coupant et cassant la roche.
❑Le forage rotatif à air comprimé et ses méthodes
associées sont utilisés pour des formations meubles
(saprolite). La matière forée est soulevée en injectant
de l'air comprimé à l’intérieur des tiges. Les résidus
(cuttings) sont expulsés vers l'extérieur des tiges et
collectés à la surface.
III-2 SONDAGE RAB (Rotary Air Blast)
Description
❑Les cuttings en sondage RAB remontent à la
surface par l’espace entre les tiges et la paroi du
trou et peuvent parfois contrarier voire bloquer la
foration.
❑Cette méthode s’applique à faible profondeur et ne
peut être utilisée pour les roches saines. Elle
permet de traverser des terrains de recouvrements
pour atteindre la roche en place que l’on veut
échantillonner.
III-2 SONDAGE RAB (Rotary Air Blast)
Description
III-2 SONDAGE RAB (Rotary Air Blast)
❑Le forage rotatif à l'air comprimé est la solution la
plus simple et économique pour effectuer les
premiers pas en exploration minière. Réalisé au
trilame sur des diamètres habituellement de 3
pouces (~76mm) et 3 pouces ½ (89mm), les
échantillons ressortent le long des parois du forage.
Cette technique permet d'obtenir une idée du
potentiel minier d'un site à un faible coût.
❑Caractéristiques:
▪Force de rotation + air comprimé
▪Forage tubé
III-2 SONDAGE RAB (Rotary Air Blast)
III-2 SONDAGE RAB (Rotary Air Blast)
❑Performances
Ses performances sont liées à la constitution des
sols, de la profondeur d’oxydation, mais également
à l'organisation et à la performance de la sondeuse
et/ou du compresseur. Dans de bonnes conditions,
la profondeur peut atteindre 125m.
❑Outils
▪Une sondeuse
▪Un compresseur
▪Un récupérateur (cyclone)
III-2 SONDAGE RAB (Rotary Air Blast)
❑Méthode
La force de l'air comprimé soufflé à l’ intérieur des
tiges fait remonter l’échantillon à l’extérieur des
tiges vers la surface pour être collectée.
❑Echantillonnage
La récupération des échantillons se fait à sec dans
un cyclone statique. Dans le cas de cuttings
imbibés d’eau, on les expose d'abord pour
séchage dans un lieu isolé afin d’éviter toute
contamination, et ensuite on procède au
prélèvement des échantillons.
III-2 SONDAGE RAB (Rotary Air Blast)
❑Le RAB est appliqué pour échantillonnage jusqu’à la
base de la régolithe
❑Avantages
▪ Large volume d’échantillon
▪ Engins très mobiles
▪ Rapide et moins coûteux
❑Main d’œuvre : 8 à 10 personnes max
❑Inconvénients
▪ Peu de cuttings (5kg/m)
▪ Contamination
▪ Profondeur limitée
▪ Pas de données structurales et géotechniques
III-2 SONDAGE RAB (Rotary Air Blast)
Rôle du géologue
❑Le géologue chargé de suivre une campagne de
forage aura comme rôle:
▪La surveillance technique du forage
▪Le contrôle de la récupération des échantillons
▪La description des échantillons
❑Les points clés pour une bonne exécution sont :
▪Préparation des plateformes et des voies d’accès
▪La machine doit être techniquement adaptée au
programme
▪Contrôler l’implantation du sondage
▪Vérifier que le système d’échantillonnage soit
bien en place
▪Faire respecter les passes d’échantillonnage
▪S’assurer que le trou est bien nettoyé entre deux
prises d’échantillons
III-2 SONDAGE RAB (Rotary Air Blast)
Rôle du géologue
❑Le prélèvement de l’échantillon se fait après
homogénéisation et division ou par quartage à l’aide
d’un appareil appelé diviseur.
III-2 SONDAGE RAB (Rotary Air Blast)
Rôle du géologue
diviseur
❑Le conditionnement de l’échantillon se fait de
préférence à sec dans un emballage ou sac
d’échantillon (plastique, papier, tissu…) portant
un numéro servant d’étiquette à l’identification
de l’échantillon.
III-2 SONDAGE RAB (Rotary Air Blast)
Rôle du géologue
❑ Circulation inverse (Reverse Circulation, RC):
technique destructive qui utilise un jeu de deux
tiges creuses emboitées concentriques avec un
marteau percutant en rotation.
❑ Le sondage RC est une technique de forage
permettant de récupérer entièrement les
échantillons en continu, sous forme de débris
(cuttings) le long du trou réalisé.
III-3 SONDAGE RC (Reverse Circulation)
Description
❑ Le forage s'effectue à l’aide d’un marteau fond de
trou, d’un tricône ou d’un trilame.
❑ Cette technique est rapide d'exécution et se réalise
de diamètre habituellement de 150mm.
❑ Les cuttings sont remontés dans un fort courant
d’air comprimé / aspiré dans l’espace annulaire
entre les tiges emboîtées, ce qui évite tout contact
entre les échantillons et la paroi du forage.
III-3 SONDAGE RC (Reverse Circulation)
Description
III-3 SONDAGE RC (Reverse Circulation)
Description
Gauche: Alignement de sondeuse le long d’un profil de sondages RC.
Droite: Alignement des cuttings produits par un sondage RC avec le
compresseur en arrière-plan (Clichés : ’Essakane 2011 IAMGold - Pol
Urien, BRGM).
❑Le forage RC s'effectue à l'aide d'un marteau fond de
trou, et les échantillons remontent par des tiges partant
de l‘intérieur du marteau, ce qui évite tout contact
entre les échantillons et la paroi du forage.
▪ Comparaison entre le dispositif
du RAB et de la RC : l’air
comprimé délivré au bout est
pompé dans l’espace entre les
deux tubes dans le cas de la RC
III-3 SONDAGE RC (Reverse Circulation)
Description
❑Le forage par circulation inverse (RC) est une
méthode de recherche consistant à recouper de
façon optimale la minéralisation en profondeur et de
suivre la minéralisation identifiée par les travaux
antérieurs.
❑La RC utilise de larges volumes d'air et peut obtenir
des profondeurs de plusieurs centaines de mètres. Il
produit un échantillonnage d'éclats de roches sèches
à travers un cyclone.
III-3 SONDAGE RC (Reverse Circulation)
❑Le forage RC utilise beaucoup plus de grandes
plateformes et machinerie. Il est plus lent et plus
coûteux, mais réalise la meilleure pénétration que le
RAB ou le Air Core.
❑Le forage RC est moins cher que le carottage au
diamant et est donc préféré pour la plupart des
travaux de l'exploration minière.
III-3 SONDAGE RC (Reverse Circulation)
❑La RC est un exemple de sondage à percussion rotatoire
dans lequel les roches broyées de la face de coupure
des roches passent à la surface à l’intérieur d’un tube
séparé dans la tige de sondage; ce système est
proprement appelé "dual-tube" reverse circulation
❑L’air comprimé délivré au bout est pompé dans l’espace
entre les deux tubes
❑Caractéristiques
▪ Force de rotation
▪ Marteau fond de trou
▪ Pression d’air
▪ Forage tubé
III-3 SONDAGE RC (Reverse Circulation)
❑Performances : ses performances sont liées à:
▪La nature et à la composition de la roche
▪La profondeur
▪La direction du forage par rapport au pendage des
formations traversées
▪L'organisation et l’expérience de l’équipe
▪La force de la sondeuse et/ou du compresseur
❑Outils
▪Une sondeuse
▪Un compresseur
▪Un récupérateur (cyclone)
III-3 SONDAGE RC (Reverse Circulation)
❑Méthode
La circulation inverse est réalisée en soufflant de
l'air vers le bas de l'anneau de la tige, la pression
différentielle entraine la remontée des cuttings à
l'intérieur des tiges. L’air chargé de débris atteint la
zone de déflecteur en haut de la chaîne de la
perceuse puis passe par un tuyau de l'échantillon
qui est fixé sur le haut du cyclone. Les déblais de
forage parcourent l'intérieur du tuyau, jusqu'à ce
qu'ils tombent par une ouverture en bas et sont
collectés.
III-3 SONDAGE RC (Reverse Circulation)
❑Echantillonnage
▪ Comme pour le RAB, la récupération des échantillons
se fait à sec dans des sacs de prélèvement à travers
un cyclone statique. Les échantillons qui parcourent
le flexible at arrivent jusqu’au déversoir du cyclone
sont récupérés au niveau de la porte de déversement
inférieure; ce qui permet de continuer le forage
pendant que les échantillons seront collectés via des
sacs de récupération, ensuite répartis dans des bacs
et étiquetés.
▪ A la fin de chaque intervalle de forage (généralement
1m) le train de tige et le trou sont soigneusement
nettoyés pour éviter toute contamination du prochain
échantillon.
III-3 SONDAGE RC (Reverse Circulation)
❑Avantages par rapport au carottage :
▪ Réductions de l'ordre de 25 % à 40 % de coût
▪ Installation rapide / achèvement plus rapide des
programmes de forage
▪ Réduction des heures de travail avec une exposition
réduite aux accidents potentiels
▪ Réduction des coûts indirects tirés d'un processus
simplifié d'échantillonnage
▪ Nécessite moins d'eau que le forage au diamant
❑Inconvénients :
▪ Pas de données structurales et géotechniques
▪ Déviation des trous
❑Main d’œuvre : 8 à 10 personnes max.
III-3 SONDAGE RC (Reverse Circulation)
❑ Applications
▪ La méthode RC est utilisée pour des prélèvements
en masse où une définition large des corps de
minerais et où l’analyse géochimique est
importante. Elle produit de gros volume
d'échantillon représentatif du terrain traversé.
▪ Il s’agit d’une méthode rapide et relativement peu
coûteuse pour l’échantillonnage et qui permet
d’obtenir une idée assez précise de la teneur en
minéraux d’une zone.
III-3 SONDAGE RC (Reverse Circulation)
▪ La vitesse de pénétration est rapide, elle peut
varier considérablement en fonction des conditions
du sol et la profondeur du trou. Il est possible
d’atteindre 800m maximum de profondeur; mais
ceci avec les plus grands appareils de forage et
hautes pressions à l’aide de booster.
▪ La méthode RC est recommandée pour des
formations consolidées.
III-3 SONDAGE RC (Reverse Circulation)
❑Le géologue chargé de suivre le forage aura comme
rôle:
▪La surveillance technique du forage
▪Le contrôle de la récupération des échantillons
▪La description des échantillons
III-3 SONDAGE RC (Reverse Circulation)
Rôle du géologue
❑Les points clés pour une bonne exécution sont :
▪Préparation des plateformes et des voies d’accès
▪La machine doit être techniquement adaptée au
programme
▪Contrôler l’implantation du sondage
▪Vérifier que le système d’échantillonnage soit bien
en place
▪Faire respecter les passes d’échantillonnage
▪S’assurer que le trou est bien nettoyé entre les
prises d’échantillons
III-3 SONDAGE RC (Reverse Circulation)
Rôle du géologue
❑Le seul but de forage RC est d'obtenir des
échantillons précis du terrain à forer
❑Bien qu'il y a plusieurs facteurs à considérer quand
on regarde le type de méthode pour un programme
d'exploration de forage, en fin de compte ce qui est
le plus important c'est la qualité des échantillons
❑Les géologues doivent avoir confiance dans
l'exactitude de l'échantillon vu que le temps et les
coûts sont impliqués
III-3 SONDAGE RC (Reverse Circulation)
Rôle du géologue
Quartage :
▪ Le diviseur divise en deux parties ¼
et ¾
▪ ¼ est divisé pour obtenir environ 2Kg
d’échantillon
▪ Le reste est remis dans le sac et noué
puis transporté dans un endroit de
stockage
diviseur
❑Prélèvement : le prélèvement de l’échantillon se fait
après homogénéisation et division ou par quartage
III-3 SONDAGE RC (Reverse Circulation)
Rôle du géologue
❑Conditionnement: le conditionnement de
l’échantillon se fait de préférence à sec dans un
emballage ou sac d’échantillon (plastique, papier,
tissu…) portant un numéro servant d’étiquette à
l’identification de l’échantillon.
▪ Exemple d’échantillonnage :
Échantillons agrafés et rangés
par 10
III-3 SONDAGE RC (Reverse Circulation)
Rôle du géologue
❑En forage de contrôle de teneurs (Grade Control),
la technique de sondage consiste à effectuer du
forage RC mais à l'intérieur d'un site minier en
exploitation. Les échantillons issus du forage
peuvent être analysés et donnent de l'information
sur la teneur en minéraux à l'équipe de géologues.
Cela va confirmer s’ils sont sur la bonne voie pour
continuer l'exploitation.
III-3 SONDAGE RC (Reverse Circulation)
Rôle du géologue
III-3 SONDAGE RC (Reverse Circulation)
Rôle du géologue
RC drill rig grade control sampling on surface gold mine pit
❑La déviation des trous de forage est le virement
des paramètres du forage (azimut et l’inclinaison)
durant le forage.
III-3 SONDAGE RC (Reverse Circulation)
Déviations des trous de forage
❑Il est intéressant et parfois indispensable de connaitre
la trajectoire suivie par le forage par rapport à l’axe
d’origine.
❑Un résultat négatif d’un forage peut être du à:-
▪L’absence de cible
▪Une déviation de la trajectoire du sondage
III-3 SONDAGE RC (Reverse Circulation)
Déviations des trous de forage
❑ Pour connaitre la trajectoire suivie par le forage, on
procède avec le sondeur aux mesures de Reflex qui
est un appareil programmé pour déterminer l’angle
d’inclinaison, l’azimut et d’autres paramètres du
sondage à différentes profondeurs.
III-3 SONDAGE RC (Reverse Circulation)
Déviations des trous de forage
❑Tous les travaux réalisés pendant et les analyses
réalisées après les forages devront aboutir à un
document synthétique représentant fidèlement:-
▪Les conditions de travail
▪Les renseignements obtenus sur la géologie et la
minéralisation
III-3 SONDAGE RC (Reverse Circulation)
Etablissement de la coupe de sondage
III-3 SONDAGE RC (Reverse Circulation)
Etablissement de la coupe de sondage
Plan View of Drill Locations on Ground
Magnetic Image Showing NE-SW
Mineralisation Trend
Drill Section B-B1
❑Le forage par circulation inverse est l'une des
méthodes de forage la plus fréquemment utilisée à
travers le monde, car il est plus rentable et efficace.
❑Par rapport au RAB et au carottage au diamant, le
forage RC semble être quelque part au milieu, lorsqu'il
s'agit de coût, temps, qualité des échantillons, de
technique et de profondeur.
❑Du fait de leur coût relativement faible, les sondages
RC seront généralement utilisés jusqu’à la définition
complète des paramètres volumétriques, tandis que
les autres paramètres seraient déterminés à l’aide des
sondages carottés.
III-3 SONDAGE RC (Reverse Circulation)
Conclusion
III-4 SONDAGE Air Core (AC)
❑Le sondage Air core est un exemple spécialisé
de sondage RC, utilisant des outils de coupe de
petits diamètres (3" à 3,5" ).
❑Le forage Air Core est une technique simple et
efficace qui consiste à découper des
échantillons dans les sols et le roc non
consolidés pour des fins d’analyse.
❑L’échantillon est retiré du forage à l’aide
d’injection d’air comprimé, qui le force à entrer
dans les tubes intérieurs. Une fois recueilli,
l’échantillon est représentatif du terrain
traversé et est non remanié.
III-4 SONDAGE Air Core (AC)
❑La matière forée est soulevée par injection d’air
comprimé dans le trou en passant par la région
annulaire entre le tube et la tige. Elle est ensuite
soufflée vers la surface via le tube interne et
passe à travers le système de séparation de
l'échantillonnage pour être collectée.
❑Le système AC permet de forer et récupérer des
échantillons d’argiles molles et collantes qui
pourraient colmater les trilames des forages RAB.
❑Cette technique peut atteindre une profondeur
optimale de 300m
❑Comparé au RAB, le forage AC fournit des
échantillons plus représentatifs, en fragments de
roche sous forme de petite carotte. Les échantillons
sont enlevés à l’intérieur des tiges et sont moins
exposés à la contamination.
❑La technique du sondage AC permet d'obtenir une
idée du potentiel minier d'un site à un faible coût.
❑Pour obtenir des échantillons de qualité sans
aucune contamination par les parois, il faut
toutefois avoir recours aux techniques de
circulation inverse (RC) ou de carottage au diamant
(DD).
III-4 SONDAGE Air Core (AC)
❑Le sondage carotté encore carottage au diamant
ou Diamond drilling, DD ou « core drilling » ou
forage DDH (Diamond Drill Hole) est une
technique de forage permettant de prélever dans
la roche des cylindres de roches appelés carottes.
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Description
❑ La foreuse au diamant est un instrument qui coupe une
carotte par rotation et pression à l'aide d'une couronne
diamantée. L’outillage nécessaire comprend les parties
suivantes:-
▪ La Couronne (bit): accessoire serti de diamants
individuels d'environ 1 mm dans un matériel résistant
à l'érosion, ou de petits diamants synthétiques
répartis dans une matrice. Une fois la vie utile des
couronnes avec diamants sertis atteinte, les diamants
restants peuvent être récupérés. La couronne
imprégnée est utilisée habituellement pour des
roches dures et à grain fin, et jusqu’à usure complète.
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Description
▪ Manchon aléseur: constitué de plaquettes ou bagues
diamantées stabilisant l'outil de forage et la section
du trou.
▪ Le Carottier: réceptacle de carottes vissé sur la
couronne :-
➢ Carottier simple : tube (standards 0.5m, 1.5m ou
3m) qui prolonge le corps de la couronne et sert
de réceptacle
➢ Carottier double : tube intérieur sert de réceptacle
immobile de la carotte et le tube extérieur tourne
en entraînant la couronne. Le carottier, en général
de 3m, doit être remonté lorsqu'il est rempli.
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Description
➢ Carottier à câble (Wire-line) : Ce carottier est
comme un ascenseur dans la cage. La cage est
une tige dont le diamètre intérieur est égal
au diamètre extérieur du carottier. Pendant le
forage, le tube intérieur du carottier est
verrouillé dans le tube extérieur. Quand la
passe est terminée, le tube est déverrouillé et
remonté avec un grappin manœuvré par un
petit câble métallique, entraîné par un treuil
rapide.
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Description
Le Carottier à câble est utile pour de grandes
profondeurs et adaptée à l'exploration
minière. La longueur utilisée du tube pouvant
atteindre plus de 6m, est fonction de la
nature du terrain que l’on veut traverser; plus
le terrain est dur plus la longueur sera courte
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Description
▪ Les Tiges : en fonction de la qualité des terrains, il
existe différents types de tiges de diamètres successifs
permettant d’avoir une bonne récupération, et de
pouvoir travailler le plus profond possible.
➢ Les forages de calibre AQ et
BQ ne sont pratiquement plus
utilisés. Le calibre le plus
courant est le NQ.
➢ Les diamètres supérieurs sont
utilisés pour de gros volumes
de matériau en vu des tests
métallurgiques par ex.
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Description
▪ Le Tubage (casing) : Au commencement du forage
dès le collet en surface, un tubage est placé pour
protéger le collet du trou, et empêcher le gravier ou
le sol (recouvrement) de tomber dans le trou et sert
de sortie d'eau. Il est important d'avoir au départ
une idée de la profondeur du recouvrement car si le
tubage est mal scellé au socle rocheux, le sable qui
glissera dans le trou, va user les tiges et
endommager les couronnes diamantées. De plus,
l'eau reviendra à l'extérieur du tubage augmentant
la coulée des boues à l'intérieur du trou. Ces détails
sont cependant la responsabilité du foreur.
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Description
❑Le sondage carotté utilise une injection d’eau pour
faciliter la foration et remonter les débris de foration.
L’approvisionnement en eau est indispensable.
❑Les coûts du forage sont reliés à la proximité des
sources d'eau. Il faut s'assurer d'un point d'eau à
proximité du forage capable de fournir environ
20litres/minute. Si l'eau est recyclée, on peut se
contenter d'environ 900 litres par jour mais cette eau,
une fois chargée de débris de roche, doit être
décantée avant d’être réinjectée dans le forage ou
rejetée dans le milieu naturel.
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Rôle de l’eau
❑Le rôle de l'eau est d'empêcher les diamants de
la couronne de brûler ou de se polir, permettre
aux boues de sortir du trou et empêcher la
carotte de coller dans le tube carottier.
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Rôle de l’eau
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Rôle de l’eau
❑Quand le carottier est plein, l'eau est bloquée
instantanément.
❑Dans la roche fracturée, un fragment peut
bloquer l'eau; il faut alors arrêter le forage,
sinon on brûle la couronne.
❑Dans les roches friables, comme dans les
sulfures massifs, la progression doit être lente
pour avoir une bonne récupération de la
carotte.
❑Le manque d’eau a pour effet :-
▪mauvaise évacuation des débris
▪surchauffe de la couronne et usure prématurée
▪mauvaise récupération
❑L’excès d’eau a pour effet de :
▪éroder les parois du trou ce qui peut augmenter
les déviations
▪mauvaise récupération
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Rôle de l’eau
Le géologue a d'abord le rôle de définir les cibles et
de convaincre son employeur d'implanter les
forages, mais quand la décision est prise, il doit
planifier les aspects suivants :-
❑Préparer les cartes de localisation comprenant :
▪Sondages et points d’eau chemins d’accès et
passerelles à faire
▪Campement et aire d’entreposage
▪Implantation des points de forage et vérification
de l’azimut et de l’inclinaison avant la foration
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Rôle du géologue
❑Concevoir le plan d’exécution de façon à minimiser
les impacts sur l’environnement
❑Fournir les informations suivantes :
▪Profondeur de chaque sondage
▪Épaisseur de dépôts meubles à chaque site
▪Balisage des nouveaux chemins à faire
▪Utilisation (ou non) de matériel de stabilisation
des forages (manchon aléseur, carottiers
spéciaux, etc.)
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Rôle du géologue
▪Établissement de l’horaire de travail
▪Lieu de livraison des boîtes de carottes
▪Contrôle ou non des déviations
▪Fréquence et type de tests d’orientation
▪Probabilité de télescopage (ex. passer de NQ à BQ)
▪Coordonnées des intervenants (téléphones à la
foreuse, au bureau, au domicile,...)
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Rôle du géologue
❑Lors de l’exécution des sondages :
▪Orienter le départ du trou
▪Assurer une visite quotidienne au site de forage
▪Prendre la décision d'arrêter ou de continuer un
trou
▪Relever l'orientation exacte du trou afin de faire les
sections géologiques le plus précisément possible
▪Récupération des carottes
▪Mesures de déviations et tests d’orientation des
carottes lorsqu’on atteint la roche saine
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Rôle du géologue
▪Découpage métrique des carottes et de façon
ascendante (ou le recalage)
▪Calcul également des paramètres géotechniques
(taux de récupération, RQD etc.)
▪Faire la description et l'étude des carottes (Logging
des carottes)
▪Faire les mesures de magnétisme, XRF, etc…
▪Etablir le plan d’échantillonnage des carottes
▪Faire scier les carottes et préparer les échantillons
pour analyse
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Rôle du géologue
Les trous de forage peuvent dévier de leur position
d'entrée en direction et en inclinaison. Pour les
forages au diamant, généralement cette déviation
s’effectue vers le haut et vers la droite.
Cette déviation dépend de plusieurs facteurs que
sont:-
❑Paramètres de forages
▪Diamètre du trou (les plus larges dévient moins)
▪Longueur du trou (des trous courts dévient moins)
▪Inclinaison du trou (forages verticaux dévient
moins)
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Déviation des trous de forage
❑Equipement utilisé
▪Condition et type de foreuse
▪Caractéristiques et conditions du train de
tiges (par exemple, l’utilisation de tiges plus
petites que le trou de forage favorise les
déviations)
▪Raccords de tiges
▪Type et condition de la couronne (couronne
usée augmente les déviations)
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Déviation des trous de forage
❑Paramètres fixés par les opérateurs
▪Poussée et torque (déviations augmentent avec la
poussée dans des roches molles)
▪Vitesse de rotation (déviations augmentent avec
la vitesse de rotation, surtout dans des roches
molles)
▪Taux de pénétration (roches molles /roches dures:
déviation augmente avec l’écart par rapport au
taux critique de pénétration pour la roche
considérée).
▪Fluide d’évacuation des débris
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Déviation des trous de forage
❑Caractéristiques de la roche
▪Structure (joints, failles, surtout pour les roches
dures).
▪Résistance (les roches molles occasionnent de
plus grandes déviations que les roches dures).
▪ Variations de résistance (anisotropie de la roche),
épaisseurs des lits (les déviations sont plus
grandes pour des lits minces).
▪Cohésion des lits entre eux (des lits moins cohésifs
entraînent de plus grandes déviations).
▪Ouverture et remplissage des joints.
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Déviation des trous de forage
❑ Opérateurs de la foreuse
▪Formation - expérience - habileté, soin, etc.
❑ Singh (1998) classifie les déviations observées en 3
grands types :
▪ Déviations graduelles: liées habituellement aux
conditions géologiques.
▪ Déviations brusques: causées soit par le
changement brusque des propriétés des roches
ou de la poussée exercée.
▪ Déviations aléatoires: causées par des variations
complexes de la géologie et des paramètres
d’opération.
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Déviation des trous de forage
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Déviation des trous de forage
Profile of Drill Hole with Changing Dip
Hypothetical Vertical Hole
❑Il est parfois nécessaire de connaitre la trajectoire
suivie par le forage par rapport à l’axe d’origine, car
un résultat négatif d’un forage peut être du à :-
▪L’absence de cible
▪Une déviation de la trajectoire
❑Pour le relevé de la direction et de l’inclinaison des
trous, on retrouve certains instruments prenant
une ou quelques mesures discrètes le long du
forage (test acide, tropari, caméra Sperry-Sun), et
d’autres qui permettent un arpentage en quasi-
continu (Maxibor, sondes magnétiques):-
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Déviation des trous de forage
▪ Méthodes discrètes :
➢ Clinomètre HF: Le clinomètre à acide
fluorhydrique (HF) mesure le pendage, mais
non l'azimut du trou.
➢ Le Tropari ou Pajari, instrument qui permet la
mesure du pendage et de la direction du trou,
de 0° à 360°, mais dans les roches non
magnétiques puisqu'il s'agit d'une boussole
montée dans un boîtier hémisphérique.
➢ Les systèmes Sperry-Sun ou Eastman (caméra
photographiant boussole et clinomètre).
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Déviation des trous de forage
▪ Méthodes de mesure en quasi-continu:
Parmi ces instruments, notons:
➢ Reflex Maxibor : c’est un long tube flexible
dans lequel sont tracés, à 3 m d'intervalle, 3
anneaux réfléchissants. Une caméra
photographie ces 3 anneaux dont la position
relative reportée sur un canevas spécial
donne la progression des déviations et les
coordonnées x, y et z, des points de mesure.
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Déviation des trous de forage
Exemple numérique
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Déviation des trous de forage
L'instrument mesure en continu la déviation du
trou à une précision de 10 cm dans 100 m. Les
mesures de Reflex permettront donc de contrôler
l’azimut et l’angle d’inclinaison du forage ainsi
que d'autres paramètres du trou en fonction de la
profondeur programmée.
➢ Les sondes magnétiques (ex. Reflex EMS) ; ces
sondes mesurent les 3 composantes du champ
magnétique et, sous hypothèse d’un champ
magnétique constant, calculent l’orientation
de la sonde et donc du trou. De brusques
variations du champ magnétique enregistré
par la sonde permettent de détecter la
présence d’un champ secondaire et donc
d’identifier les zones où l’orientation de la
sonde ne peut être calculée précisément.
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Déviation des trous de forage
❑ Construction graphique des sections des sondages
Parmi les méthodes disponibles, mentionnons :
▪ Supposer l’attitude du sondage constante entre
deux mesures, du point A au point B, on utilise la
mesure effectuée en A
▪ Faire la moyenne des attitudes en 2 points de
mesure consécutifs et l’appliquer pour le segment
défini par les 2 points de mesure
▪ Appliquer l’attitude en 1 point de mesure jusqu’à
mi-chemin avec le point de mesure voisin
▪ Supposer un changement graduel (linéaire) entre
les attitudes obtenues en 2 points de mesure
NB: la dernière méthode demande un ordinateur
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Déviation des trous de forage
❑ Déflection (Wedging): Si un forage accuse une trop
forte déviation qui risque de faire manquer la cible
visée, le foreur peut placer un coin dans le trou pour
corriger la trajectoire. Le coin peut aussi être utilisé
pour viser plusieurs cibles à partir du même trou.
▪ Différents types de coins existent pour des
fonctions particulières et certains coins
recouvrables permettent de continuer le trou
principal après que le trou dévié est terminé
(pour plus de détails, voir Cumming, p. 320-327 et
Gagné et al., p. 9.17 - 9.19)
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Déviation des trous de forage
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Déviation des trous de forage
▪ Les figures ci-après montrent la pose du coin
(Thompson arc-cutter) pour diverses utilisations,
comme le forage d'une anomalie, sous un lac, ou
d'une veine verticale à différents niveaux.
❑En plus de mesurer l'orientation et le pendage
d'un trou, il peut être utile de connaître la
position de la carotte dans le trou pour des
études de structure et de stratigraphie.
❑On procède donc à l’orientation des carottes
et le sondage est dit orienté.
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Orientation des Carottes
❑Le BRGM a conçu l'orienteur de carottes BTV
20°-160° à cette fin. L'orienteur est descendu au
fond du trou entre les passes; Il est constitué
d'un ensemble de petites tiges qui, en coulissant
l'une sur l'autre, prennent l'empreinte du fond
du trou et permettent de tracer l'axe inférieur de
la carotte après sa sortie du carottier.
❑Plusieurs autres instruments fonctionnant sur
des principes similaires ont été conçus :-
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Orientation des Carottes
❑Méthode de la pointe
On laisse tomber une pointe dans le trou de
sondage qui doit normalement laisser un impact
sur la partie inférieure de la surface de la carotte
pour que ce test soit jugé positif. Le test est
négatif s’il y a plusieurs impacts, ou si l’impact
est invisible, ou encore si l’impact se situe sur la
partie centrale de la surface de la carotte.
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Orientation des Carottes
❑Méthode DEVICOR
On place un appareil appelé DEVICOR dans la
tige contenant le carottier, et cet appareil
laisse un point visible sur l’extrémité de la
carotte. Ainsi à chaque sortie de la tige, le
géologue marque un trait sur l’extrémité de la
carotte, et ce trait est le prolongement du
point visible du DEVICOR.
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Orientation des Carottes
❑Méthode de l’ACE
Une fois l’appareil armé pour prendre une
orientation au chronomètre, le dispositif est
vissé sur le carottier et l’ACE fait l’orientation de
la carotte au fond du trou.
Un carottier contenant l’ACE
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Orientation des Carottes
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Orientation des Carottes
Prise d'empreinte du fond du trou par
l'orienteur de carottes BTV 20° - 160°
❑Lorsque le test est positif, on
procède par tracer le
prolongement de la ligne de
référence qui passe par l’axe de
la carotte; puis on trace cette
ligne sur tout le long du corps
de la carotte toujours au
marqueur noir à l’aide d’une
règle métrique.
❑L’axe de la carotte ou ligne de l’axe de la carotte
est la ligne imaginaire passant par le centre de la
carotte cylindrique.
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Orientation des Carottes
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Orientation des Carottes
❑Le traçage de la ligne d’orientation de la carotte
peut se faire sur des barres de fer, et cette activité
est exécutée soit sur le terrain ou à la carothèque.
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Orientation des Carottes
❑La carotte est l'image fidèle du terrain
traversé, l'échantillon est donc très précieux
et doit être traité avec beaucoup de soin.
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Récupération de la carotte
❑ Pour une bonne récupération de carotte, Il faut:-
▪ Embaucher des foreurs expérimentés
▪ Si les trous doivent être longs, ou la roche de
mauvaise qualité, choisir un fort diamètre pour
avoir la possibilité de diminuer en cours de
forage. Plus le diamètre est gros, meilleure est
la récupération.
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Récupération de la carotte
▪ Le foreur doit surveiller la pression exercée
sur la foreuse, la vitesse de rotation, le
débit et la nature du fluide.
▪ A l'approche du minerai, il faut diminuer la
longueur des passes pour éviter la perte de
carottes par usure (fragments coincés).
▪ En cas de perte de carotte, demander au
foreur de recueillir les boues du passage
dans le minerai.
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Récupération de la carotte
❑Dans les terrains difficiles (friables), des additifs
techniques destinés à faciliter la foration, la
récupération des débris et imperméabiliser les
terrains sont souvent ajoutés à l’eau et utiliser
comme une boue légère à la place de l'eau (eau +
argile, bentonite, gel) et qui assure la remontée
des débris plus gros et dépose un film protecteur
qui consolide les parois.
❑On peut aussi utiliser un tube carottier à paroi
triple qui empêche le contact de l’eau avec la
carotte à la base du sondage.
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Récupération de la carotte
❑Le sondage carotté commence généralement avec
une tige de 1 ou 1.5 mètre de longueur pour
récupérer l’échantillon à la surface du sol.
❑Puis avec des tiges en HQ de 1.5m dans la latérite,
la saprolite ou la roche altérée.
❑Des tiges plus longues en NQ de 3m sont utilisées
dans la roche moins altérée et fraîche car là les
pertes sont minimes.
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Récupération de la carotte
❑Lorsque la carotte sort, elle se trouve dans un
tube intérieur appelé carottier localisé dans la
tige de départ ou tige principale située juste
après la couronne.
❑Lorsque le carottier est plein, la foration est
arrêtée et un dispositif du nom de Overshot (tête
conique d’accrochage) relié à un treuil à câble est
introduit dans le trou à l’intérieur du train de
tiges pour repêcher le carottier.
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Récupération de la carotte
❑Le foreur fait sortir le carottier pour récupérer
les carottes afin qu’on puisse les laver, ranger
dans les boites et continuer les travaux qui
vont comporter les étapes suivantes :
Rangement des carottes - Recalage des
carottes - Prise de photos - Traçage de lignes
d’orientation - Mesures géotechniques (taux
de récupération, RQD etc.) - Description et
Etude des carottes (Logging) - Mesures de
structures - Mesures de Mag-Sus, XRF -
Echantillonnage
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Récupération de la carotte
❑Les carottes sont placées par le foreur dans des
boîtes rainurées spécialement conçues à cette fin,
et chacune des boites peut contenir cinq rangées
❑Il est très important pour le géologue de bien
s'entendre avec ses foreurs sur la façon de
disposer les carottes dans les boîtes.
❑La méthode la plus courante consiste à les
disposer selon l’ordre normal de lecture.
Exemple: 0 >>>>> 1m
1 >>>>> 2m
2 >>>>> 3m
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Rangement des carottes
❑Chaque passe de 3m de longueur occupe trois
rangées de la boîte (cas de 1m de longueur par
rangée).
❑Lorsque des sections de carottes ne sont pas
récupérées, il faut placer des baguettes
(préparées à l'avance) ou des bouts de
branche à la place.
❑La lecture doit toujours donner la distance
précise du collet du trou.
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Rangement des carottes
❑Rangement des carottes et étiquetage des boîtes
est la responsabilité du foreur, mais le géologue
doit s'assurer que les indications dans le bout des
boîtes sont rigoureusement fidèles à la réalité.
❑La moindre erreur de disposition des carottes ou
d'identification des boîtes risque de compromettre
la pertinence de l'information recherchée.
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Rangement des carottes
❑ Le recalage des carottes est la première
opération effectuée à la carothèque avant la
prise des photos de carottes. Le recalage
consiste au découpage métrique des carottes
et de façon ascendante. Cela se fait à l’aide
d’un mètre ruban de 3m ou 5m ou en se
servant de la règle métrique plastique jaune
d’un mètre et consiste à annoter sur les boites
de façon métrique ascendante les profondeurs
correspondantes aux carottes en conciliant les
pertes et excès s’il y en a.
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Rangement des carottes
❑ Le recalage se fait de telle sorte que les
excès compensent autant que possible les
déficits en déplaçant les taquets qui
doivent l’être et effectuer les corrections au
niveau des extrémités de boites.
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Rangement des carottes
❑L'étiquette sur la boite de carottes doit porter
le numéro du trou, le numéro de la boite et la
profondeur couverte à partir du collet .
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Rangement des carottes
❑ Photographie des Carottes : la prise de photo
se fait à l’aide d’un appareil numérique, en
écrivant le nom du trou foré sur un morceau
de contre plaqué ou une ardoise avec les
numéro et côtes des boites.
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Rangement des carottes
❑Le taux de récupération de carotte est défini
comme étant le rapport entre la longueur de la
carotte récupérée et la longueur de la passe
réellement forée.
❑Pour l’évaluer, on utilise un ruban de 5 mètres afin
de mesurer la longueur totale des carottes forées
dans une passe de 3 mètres. Ensuite on fait le
rapport entre la longueur mesurée et la longueur
réelle de la passe forée qui est de 3 mètres, puis
on multiplie par 100 pour avoir le résultat en %.
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Paramètre Géotechnique : Taux de
Récupération
❑Evaluation du taux de récupération
▪Le taux de récupération est :
carotte recouvrée / longueur totale forée
Exemple: 114 cm / 130 cm
Taux = 87%
▪NB: on vise toujours un taux de récupération
de 100%
❑Le taux de récupération est un paramètre qui
permet de localiser le passage de couches
facilement lessivables lors du forage.
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Mesure Géotechnique : Taux de
Récupération
Ex. Résultats du taux de
récupération de carotte
interval Core Recovery
Depth From Depth To Run Length Recovery core Percent Recovery
(m) (m) (m) (m) (%)
0
3 3 2,2 73,3
3 6 3 2,8 93,33
6 9 3 2,74 91,33
9 12 3 3 100
12 15 3 2,87 95,66
15 18 3 3 100
18 21 3 2,88 96
21 24 3 3 100
24 27 3 2,64 88
27 30 3 3 100
30 33 3 2,72 90,66
33 36 3 2,9 96,66
36 39 3 2,76 92
39 42 3 2,65 88,33
42 45 3 2,81 93,66
45 48 3 3 100
48 51 3 3 100
51 54 3 2,64 88
54 57 3 2 66,66
57 60 3 2,82 94
60 63 3 3 100
63 66 3 2,95 98,33
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Mesure Géotechnique : Taux de
Récupération
❑La RQD (Désignation de la Qualité de la Roche) est
une mesure très utilisée pour évaluer rapidement les
propriétés géomécaniques d’un massif rocheux.
❑Elle est le plus fréquemment déterminée en
mesurant le pourcentage de récupération de
morceaux de carotte de forage dont la longueur est
supérieure à 10 cm, à l’aide d’un mètre ruban de 3m
ou 5m.
❑Les échantillons de forage qui ne sont pas durs ou
en bon état ne doivent pas être pris en compte,
même s'ils ont 10 cm de longueur.
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Mesure Géotechnique : RQD (Rock
Quality Designation)
❑La RQD est le principal indicateur de zones
rocheuses de mauvaise qualité.
❑L'indice RQD est défini comme étant le quotient de:
« RQD = (Somme de L > 10) / Ltot * 100 % »
Où, (Somme de L > 10) = somme de la longueur des
échantillons de forage supérieurs à 10cm ;
et Ltot = longueur totale du forage
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Mesure Géotechnique : RQD (Rock
Quality Designation)
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Mesure Géotechnique : RQD (Rock
Quality Designation)
❑Classification de la qualité
de la masse rocheuse à
partir de la RQD:
▪< 25 % très mauvaise
▪25-50 % mauvaise
▪50-75 % passable
▪75-90 % bonne
▪90-100 % excellente
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Mesure Géotechnique : RQD (Rock
Quality Designation)
Ex. Résultats du taux RQD
de sondage
Depth From Depth To
Run
Length
Measured
Core
Percent
R.Q.D
(m) (m) (m) (m) (%)
0 3 3 0 0
3 6 3 0 0
6 9 3 0 0
9 12 3 0 0
12 15 3 0 0
15 18 3 0 0
18 21 3 0,31 10,33
21 24 3 0,53 17,66
24 27 3 0,24 8
27 30 3 0,76 25,33
30 33 3 1,27 42,33
33 36 3 0,46 15,33
36 39 3 2,42 80,66
39 42 3 2,29 76,33
42 45 3 2,4 80
45 48 3 2,11 70,33
48 51 3 2,67 89
51 54 3 2,39 79,66
54 57 3 2,38 79,33
57 60 3 2,33 77,66
60 63 3 2,64 88
63 66 3 2,25 75
66 69 3 2,8 93,33
69 72 3 2,53 84,33
72 75 3 2,24 74,66
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Mesure Géotechnique : RQD (Rock
Quality Designation)
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Mesure Géotechnique : Fréquence
de Fractures
❑Cette opération consiste à identifier les
fractures naturelles puis à les compter; cela se
fait généralement par passe forée de 3m en
utilisant les quelques critères d’identification
des fractures naturelles tels que :
▪Surface de cassure lisse
▪Présence de stries
▪Présence d’élément de remplissage
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Mesure Géotechnique : Fréquence
de Fractures
❑Un nombre de fréquence de fractures de plus
de 10 par passe forée indique un mauvais
terrain
❑ Un nombre de moins de 5 indiquera un
meilleur terrain car moins fracturé
Ex. Résultats de fréquence
de fractures de sondage
interval fractures per Metre
comments
Depth Depth
Open
Weakly Strongly
Total
From(m) To (m) Healed Healed
0 24 0 0 0 0 zone altérée
24 27 0 1 2 3
27 30 20+
zone sévèrement
fracturée
30 36 20+
zone sévèrement
fracturée (27 à 28,12m;
zone altérée)
36 39 0 12 7 19
39 42 5 3 8 16
42 45 4 2 6 12
45 48 1 4 9 14
de 45,7 à 46,1m; zone
fortement fracturée (20+)
48 51 2 5 7 14
51 54 2 2 4 8
54 57 7 0 3 10
57 60 3 3 9 15
60 63 1 2 6 9
63 66 0 0 5 5
66 69 0 0 5 5
69 72 0 0 2 2
72 75 0 0 4 4
75 78 1 0 5 6
78 81 1 1 3 5
de 80,4 à 81m; zone
fortement fracturée
81 84 0 0 1 1
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Mesure Géotechnique : Fréquence
de Fractures
❑Le géologue mouille avant tout les carottes pour en
faire ressortir les contrastes.
❑Il fait ensuite l'étude de toutes les caractéristiques
des carottes sur toute la longueur du sondage pour
faire le journal de sondage qui doit contenir toutes
les informations utiles sur le sondage.
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Description (Logging) de la carotte
❑ Matériel nécessaire pour le logging
▪ Fiche de log
▪ Carnet de notes
▪ Loupe de terrain
▪ Ruban de 5m
▪ Stylo aimanté
▪ Pointe en acier
▪ Acide chlorhydrique dilué
▪ Un code géologique bien défini et adopté
pour le logging
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Description (Logging) de la carotte
❑ Le logging géologique se compose du log rapide
(quick-log) et du log détaillé
Log rapide ou quick-log :
Ce log consiste à faire un examen rapide de toute la
longueur du sondage dans le but :-
▪ D’identifier les zones où il y a perte de carotte
(donc faible récupération)
▪ D’identifier les zones présentant des structures
caractéristiques ou comportant des veines et
des veinules de quartz et des minéraux
d’altération par exemple
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Description (Logging) de la carotte
▪ D’identifier l’interface entre le recouvrement
et la limite supérieure de la roche mère
▪ D’identifier la base de la zone d’oxydation
totale et de reconnaitre les différents niveaux
d’altération
▪ D’identifier la limite supérieure de la roche
fraiche
▪ De reconnaitre les différentes types de roches
présentes dans le sondage et d’indiquer leur
limite
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Description (Logging) de la carotte
Log détaillé :
▪ Il consiste à la description détaillée des carottes
en fonction de la profondeur. L’examen des
carottes se fait à l’aide de la loupe et les
informations à décrire en détails vont porter sur
la géologie et la structurale, autrement dit :
Pétrographie - Déformation (cisaillement, failles,
plissement etc..) - Altération - Oxydation - Veines
- Minéralisation - Structures
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Description (Logging) de la carotte
▪ La description des roches proprement dit, vise à
identifier et décrire les différentes unités
lithologiques présentes dans le sondage et pour
chaque unité lithologique on indiquera :-
➢ La couleur
➢ Le degré d’altération physique (weathering),
d’oxydation etc.
➢ La texture
➢ La granulométrie
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Description (Logging) de la carotte
➢ Les éléments structuraux (litage, plissement,
foliation, schistosité, etc. )
➢ L’intensité et le type de minéraux d’altérations
(silicification, chloritisation, taux de quartz,
etc.)
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Description (Logging) de la carotte
➢ L’intensité de veines ou veinules de quartz
et autres ..
➢ La nature et le pourcentage des sulfures
➢ La côte des unités lithologiques doit être
clairement indiquée
➢ La nature et le nom de la roche
➢ La présence de calcite en faisant le test de
l’acide chlorhydrique (HCl) à froid sur les
carottes
➢ Le magnétisme de la roche à l’aide du stylo
aimanté
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Description (Logging) de la carotte
▪ Un log graphique est également établi au cours
du logging des carottes et constitue une
représentation par des lignes, des figurés ou
couleurs des structures géologiques avec les
épaisseurs correspondantes des unités
lithologiques présentes dans le sondage.
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Description (Logging) de la carotte
Exemple de log d’un sondage carotté
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Description (Logging) de la carotte
▪ Tous les détails obtenus à partir des
observations faites au cours du logging vont
permettre de constituer le Journal de
sondage qui est une forme de rapport avec
toutes les informations utiles sur le
sondage; pour le journal de sondage les
compagnies d'exploration ont généralement
leurs formulaires particuliers; le tableau
suivant en fournit un modèle.
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Description (Logging) de la carotte
Ex. Journal de sondage : formulaire contenant
tous les paramètres du sondage et détails portant
sur la description lithologique et structurale
Trou n°: ................................. Dates: début.......................... fin ..............................
Coordonnées du collet (X) ........................................ (Y)..........................................
Élévation du collet (Z)..............................................
Direction ........................................... Inclinaison .......................................
Journal fait par .............................................................. Date ...................................
Profondeur Description Ech.N° Intervalle Analyses
O - X Tubage (casing)
X - Y Roches ...... A-208 ..m x% Cu, Zn..
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Description (Logging) de la carotte
▪ Le profil géologique
du sondage est
généralement
schématisé selon une
section verticale avec
en légende les unités
lithologiques
traversées, présence
de structures,
minéralisation etc.
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Description (Logging) de la carotte
Légende
Argile
Gabbro brechifié
Gabbro
Micro Gabbro
Sulfure de nickel (pentlandite)
Xénolite
Fente de tension
Sulfure (pyrite)
Ex. de profil géologique d’un sondage carotté
❑ Les mesures de structures se font sur les
carottes orientées à l’aide du douglas qui est un
rapporteur doublé d’équerre (angles alpha et
gamma) ou un goniomètre (angle beta); les
résultats de ces mesures sont donc des angles qui
sont exprimés en degré.
❑La mesure de gamma est possible que s’il y a
présence de linéations.
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Mesure de Structures sur Carottes
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Mesure de Structures sur Carottes
Ex. mesure de l’angle «alpha» d’une fracture
ouverte à l’aide du douglas
Goniomètre
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Mesure de Structures sur Carottes
Rocket launcher
❑ La méthode « Rocket Launcher » permet
également de faire des mesures de structures sur
les carottes orientées.
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Mesure de Structures sur Carottes
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Mesure de Structures sur Carottes
Ex. Plan de sondages avec les diagrammes stereonets des structures mesurées sur les carottes
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Autres Mesures : Analyse XRF
(X-Ray Fluorescence)
❑ L’analyse XRF ou SFX (Spectrométrie de
Fluorescence des rayons X) est une technique
d’analyse chimique utilisant une propriété
physique de la matière; la fluorescence des
rayons X.
❑ Lorsque l’on bombarde de la matière avec des
rayons X, la matière réémet de l’énergie sous la
forme, entre autres de rayon X ; c’est la
fluorescence X ou émission secondaire de
rayons X.
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Autres Mesures : Analyse XRF
(X-Ray Fluorescence)
❑ Le spectre de rayon X émis par la matière est
caractéristique de la composition de l’échantillon,
en analysant ce spectre on peut en déduire les
concentrations massiques en éléments.
❑ En somme elle est une méthode classique pour
déterminer les éléments majeurs et mineurs ainsi
que certains éléments en trace.
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Autres Mesures : Analyse XRF
(X-Ray Fluorescence)
❑ Comme avantage de l’analyse XRF :
▪ C’est un appareil petit et compact
▪ Nécessite un entretien minimal
▪ Faible consommation électrique
▪ Permet l’analyse d’un grand nombre
d’éléments
▪ Analyse rapide
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Autres Mesures : Analyse XRF
(X-Ray Fluorescence)
❑ Limites de XRF
▪ Puisque les mesures XRF reposent sur la
quantité, il y’a des limites sur les mesures. La
limite quantitative normale est de 10 à 20
ppm, généralement les particules minimales
sont requises pour une lecture précise.
▪ Le XRF ne peut pas non plus être utilisé pour
déterminer la teneur en béryllium, ce qui
constitue un inconvénient pour les alliages ou
d’autres matériaux pouvant contenir du
béryllium.
❑Le Kappamètre est un appareil muni d’un
capteur de champ magnétique permettant de
mesurer la susceptibilité magnétique (Mag Sus)
de la roche. La susceptibilité magnétique, étant
la faculté d’un matériau à s’aimanter sous
l’action d’une excitation magnétique, elle est
fonction de la nature des minéraux constituant la
roche, de leur concentration et de leur taille.
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Autres Mesures : Mag Sus
(Magnetic Susceptibility)
❑ Pour mesurer le magnétisme, on centre le
Kappamètre en un endroit précis sur le corps
de la carotte puis on presse sur le bouton et
on lâche; cette opération est faite au
minimum 2 fois au même endroit pour avoir
au moins deux résultats et l’on calcule la
moyenne qui sera utilisée.
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Autres Mesures : Mag Sus
(Magnetic Susceptibility)
Ex. Mesure de Mag Sus
avec le Kappamètre
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Autres Mesures : Mag Sus
(Magnetic Susceptibility)
❑ Le Kappamètre donne des résultats précis de
susceptibilité en chiffre par rapport au stylo
aimanté qui donne une susceptibilité non
précise.
❑ On distingue les minéraux :
▪ Diamagnétiques qui ont une réponse négative
▪ Paramagnétiques qui ont une susceptibilité
positive faible
▪ Ferrimagnétiques qui ont une susceptibilité
élevée.
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Autres Mesures : Mag Sus
(Magnetic Susceptibility)
❑ Comme avantage de mesures de Mag Sus:
▪ C’est un appareil petit et compact
▪ Facilité de mise en œuvre
▪ Préparation simple des échantillons
▪ Rapidité des mesures
❑ Comme inconvénients, les mesures Mag
Sus peuvent être perturbées à proximité
d’infrastructures métalliques.
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Autres Mesures : Mag Sus
(Magnetic Susceptibility)
❑L’élaboration du plan d'échantillonnage s’exécute
en prenant comme support la description
(logging) des carottes reportée sur une fiche. Le
découpage se fait à l’intérieur des côtes
mentionnées sur la fiche c'est-à-dire que ses
côtes doivent être des contacts dans ce
découpage.
❑Le plan d'échantillonnage peut être de manière
séquentielle selon les zonations lithologiques ou
les structures, ou de manière uniforme c'est-à-
dire métrique.
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Plan d’échantillonnage
❑Pour effectuer le découpage, on prend les
fiches de description et ensuite on fait étaler les
carottes; on effectue leurs subdivisions selon
les contacts lithologiques ou structuraux d’une
côte à l’autre et on mesure leurs longueurs.
❑L’ensemble des subdivisions faites pendant le
découpage constitue le plan d’échantillonnage
qui peut être reporté sur des feuilles ou dans
un cahier.
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Plan d’échantillonnage
❑On prépare les carnets d’échantillonnage en y
insérant les échantillons contrôles et leurs attribuer
des numéros de ticket dans les carnets. Les contrôles
utilisés en sondage DDH sont des blancs de carotte
et des standards certifiés (Ex. OXI54, OXE56, SK33).
❑Enfin on recopie à l’intérieur des carnets le plan
d’échantillonnage qu’on a fait en n’oubliant pas d’y
ajouter les mesures de longueurs trouvées.
❑On écrit au marqueur rouge les numéros de ticket
sur des taquets avant d’envoyer les carottes à la scie.
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Plan d’échantillonnage
❑La carotte est sciée en 2 parties
égales d’un point de vue
géologique suivant la longueur:
▪ Une moitié
→ Témoin
→ Etudes minéralogiques
▪ Une moitié pour analyse
↓
–Fragmentée
↓
–Réduite
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Sciage des Carottes
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Sciage des Carottes
❑Après avoir scié les carottes, on passe à
l’échantillonnage proprement dit des carottes; le
principe de cet échantillonnage comprend 3
phases qui sont :-
▪Prélèvement des échantillons
▪Conditionnement des échantillons
▪Etablissement du bon d’envoi des échantillons
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Echantillonnage des Carottes
Prélèvement des échantillons
▪Il faut au préalable préparer les sachets
plastiques d’échantillonnage qui consiste à
écrire au marqueur noir sur chaque sachet le
numéro de ticket du carnet; ce numéro de
ticket sera ensuite agrafé au sachet qui va
contenir l’échantillon prélevé.
▪Principe : Le prélèvement de l’échantillon se fait
sur l’une des moitiés de la carotte obtenue
après sciage, et de manière constante sur la
même moitié tout au long du trou.
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Echantillonnage des Carottes
▪La suite du prélèvement va consister à mettre
l’une des 2 parties de la carotte dans le sachet
plastique d’échantillonnage puis à l’agrafer
avec le ticket de carnet correspondant en
suivant le plan d’échantillonnage à travers les
taquets dans les boites où sont déjà écrits les
numéros de ticket au marqueur rouge (à
défaut au stylo à bille rouge).
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Echantillonnage des Carottes
Conditionnement des échantillons
▪ Phase qui consiste à suivre l’ordre préétabli dans les
carnets préparés et les échantillons sont mis par lot
de dix (numéros consécutifs) y compris l’échantillon
contrôle et rangés dans un sac en jute sur lequel est
écrit le code (type DDH) suivi du numéro du sac, les
numéros du premier et du dernier échantillon ainsi
que le nombre d’échantillons qu’il contient.
▪ Principe: En sondage DDH, l’échantillonnage se fait
uniquement par trou c'est-à-dire que les
échantillons de deux trous ne doivent jamais être
mis dans un même sac en jute.
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Echantillonnage des Carottes
Etablissement du bon d’envoi
▪ Cette dernière étape consiste à établir le bon
d’envoi des échantillons au laboratoire pour les
analyses. Ce bon d'envoi comporte 3 feuilles de
couleurs différentes (blanche, rose et jaune).
▪ NB: L’établissement du bon d’envoi d’échantillons
de carotte est identique à celui d’échantillons de
tranchée, RAB, Air Core et RC sauf qu’il faut y
préciser le type (code = DDH).
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Echantillonnage des Carottes
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Echantillonnage des Carottes
❑On désigne par diagraphie tout enregistrement
continu des variations, en fonction de la
profondeur, d'une caractéristique donnée des
formations traversées par un sondage.
❑Les diagraphies des trous sont réalisées à
partir de sondes géophysiques qui peuvent être
descendus dans les trous de sondage et
mesurer les propriétés physiques des roches
traversées le long du trou.
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Diagraphie des trous de sondages
IV – LES SONDAGES CAROTTES
Diagraphie des trous de sondages
TP : Comparaison des techniques de sondages
Ex. Carottage vs Circulation Inverse (Source : technidrill.com)
Exercice A
▪ Présenter sous forme de tableau les différents
types de sondages en précisant leur application,
leur dispositif, les inconvénients et les avantages.
▪ Montrer en quoi est-ce que le sondage RC diffère
du sondage RAB.
TP : Techniques de sondages
Exercice B
▪ On veut faire le recouvrement de notre prospect
avec la technique de sondage, appliquée au
regolith. Pour ce fait, tous les points de forage ont
une profondeur de 40 mètres, l’inclinaison est de
60° et l’azimut est de Nm110°.
▪ Quelle est la technique de sondage appropriée ?
▪ Calculer la distance qui sépare les points successifs
pour effectuer le recouvrement de la zone.
▪ Quelle est la profondeur verticale atteinte par le
sondage
TP : Techniques de sondages
❑Réalisation du plan des sondages : le plan des
sondages est une carte représentant l’organisation
dans l’espace des différents points de sondages, leur
direction et aussi la profondeur.
❑Réalisation de section des sondages : la section est
une représentation d’une coupe de sondage pouvant
mettre en exerce la géologie, les éléments
structuraux, la minéralogie, etc. …
TP : Etablissement de Plan et Sections
de Sondages
❑La réalisation de plan et sections de sondages
par les programmes informatiques tel que le
logiciel MapInfo Discover commence par
importer des fichiers Excel sur le logiciel.
❑Ces fichiers de données (header ou collar,
survey, geology, mineralisation..) deviendront
des tables reconnaissables par le logiciel.
TP : Etablissement de Plan et Sections
de Sondages
Ex. Fichier Header contenant les données sur les paramètres des sondages
Ex. Fichier Geology qui comporte les types de lithologie
observés pendant la description des roches
Ex. Fichier Survey pour la trajectoire des sondages selon leur
azimut et inclinaison de départ ou s’il ya eu des déviations lors
de la foration
TP : Etablissement de Plan et Sections
de Sondages
TP : Etablissement de Plan et Sections
de Sondages
Ex. Section de sondage montrant la lithologie, la minéralisation et
les valeurs géochimiques du nickel de mesure XRF sur les carottes
Légende
TP : Etablissement de Plan et Sections
de Sondages
Echelle
37
TP : Etablissement de Plan et Sections
de Sondages
10 m
5 m
❑L’interprétation des résultats se fait sur la base
de sections en incluant les renseignements sur:-
▪ Les conditions de travail
▪ La géologie et la minéralisation
▪ Les résultats d’analyses
TP : Interprétation des Résultats de
Sondages
TP : Interprétation des Résultats de
Sondages
TP : Interprétation des Résultats de
Sondages
Plan View of Drill Locations on Ground
Magnetic Image Showing NE-SW
Mineralisation Trend
Drill Section B-B1
Ex. Interprétation de section de sondages
TP : Interprétation des Résultats de
Sondages
Un sondage va s’effectuer selon plusieurs étapes
que sont :
❑ L’aménagement de la plateforme de sondage
❑ Le sondage ou forage
❑ La réhabilitation de la plateforme de sondage
V. REALISATION DE SONDAGES
PLATEFORME DE SONDAGE
❑ Une plateforme est aménagée en fonction
des terrains pour chaque sondage. Elle
permet l’installation du matériel nécessaire
(foreuse, tiges de forage carottier, pompe,
bacs de décantation, etc.)
❑ L’aménagement de la plateforme de sondage
nécessite d'abord:-
▪ L’implantation des points de sondages:
Paramètres du sondage en coordonnées
grille ou GPS, azimut, inclinaison et
profondeur planifiée
V. REALISATION DE SONDAGES
▪ Vérification sur site des risques potentiels
(lignes électriques, conduites de gaz,
passages de câbles ou fibres)
▪ Moyens matériels du prospecteur : Matériels
d’orientation (cartes de base topographique,
géologique, Boussole, récepteur GPS);
Matériels de sécurité (chaussures de sécurité,
lunettes de sécurité, gants); Autres matériels
(marteau ou masse, barre à mine, carnets de
terrain, stylos ou crayons)
▪ Moyens humains : Constituer une équipe d’au
plus 08 ouvriers
V. REALISATION DE SONDAGES
❑ La plateforme s’inscrit dans un aménagement
respectueux de la mise en sécurité des
personnels et de l’environnement.
❑ Au-delà de 5° de pente naturelle, la
plateforme nécessitera un terrassement afin
d’assurer l’horizontalité nécessaire au bon
fonctionnement de la foreuse et la sécurité
du personnel.
V. REALISATION DE SONDAGES
❑ La plateforme horizontale peut occuper entre
200 et 400 m². La terre végétale est alors
soigneusement décapée et stockée.
❑ La plateforme est matérialisée et délimitée
par des barrières ou des rubans accompagnés
d’une signalisation adaptée pour en interdire
l’accès à toute personne étrangère au
chantier.
V. REALISATION DE SONDAGES
Schéma de principe d’une plateforme de sondage carotté
(Source : COMINOR-La Mancha).
V. REALISATION DE SONDAGES
❑ L’eau ressortant du forage est chargée en
particules minérales sableuses ou argileuses. Elle
est parfois adjointe de produits de forage ou de
floculation. Elle est alors conduite dans des bacs
de décantation situés sur la plateforme de
sondage ou elle décante et est remise dans le
circuit de foration afin de limiter la consommation
et le transport d’eau extérieure au site.
❑ Lorsqu’ils sont vraiment inexistants, des pistes
d’accès sommaires à la plateforme seront créées
en concertation avec les locataires ou
propriétaires des lieux.
V. REALISATION DE SONDAGES
Réalisation d’un sondage en mine à ciel ouvert, Mine d’Ity Cominor
(Cliché : Pol Urien, BRGM).
V. REALISATION DE SONDAGES
Haut: Aménagement d’une
plateforme de sondage carotté
avec signalétique d’accès et de
sécurité (Exploration
IAMGold à Essakane).
Bas: Aménagement d’une
plateforme de sondage carotté
pour le poste de nuit
(Exploration Cominor Mine
d’Ity). Clichés : Pol Urien,
BRGM.
V. REALISATION DE SONDAGES
SONDAGE (FORAGE)
❑ En plus de la machine de foration, la
réalisation d’un sondage ou forage nécessite
un équipement spécifique qui varie selon la
technique choisie (voir détails sur appareils
destructifs et carottage).
❑ La conduite d’une campagne de sondage fait
intervenir des personnels d’un prestataire
foreur et de la compagnie minière; la
composition des équipes varient selon la
technique choisie.
V. REALISATION DE SONDAGES
Sondeuse carottée à chenille
V. REALISATION DE SONDAGES
❑ Notion de campagne de sondage
▪ En général une exploration minière aboutit à des
phases de sondage après les étapes d’exploration
de surface (cartographie géologique, prospection
géochimique en sédiments de ruisseau et sols,
tranchées / puits, études d’anciens travaux, levés
géophysiques etc.), qui permettent de définir un
nombre de cibles potentielles pouvant contenir
des volumes minéralisés de valeur économique.
▪ Une fois ces cibles potentielles localisées, la
campagne de sondage se déroule en plusieurs
phases qui aboutissent ou non à la mise en
évidence d’un gisement économique.
V. REALISATION DE SONDAGES
▪ La Phase 1 de la campagne de sondage vise à :
➢ Vérifier en profondeur, dans la roche en
place, l’enracinement ou non d’une
anomalie géochimique ou géophysique
détectée au sol ou par méthodes
aéroportées, d’un filon intéressant repéré
en surface ou en tranchée.
➢ Estimer le potentiel d’extension probable
des volumes et teneurs recoupées ainsi que
la géométrie simple ou morcelée de ces
volumes.
V. REALISATION DE SONDAGES
➢ Faire un tri éliminatoire de cibles d’intérêt
et s’assurer formellement de l’absence
d’intérêt de certaines autres cibles qui
peuvent alors être écartées.
➢ Lors de cette phase 1, les sondages sont en
nombre réduit et implantés selon un des
profils déjà utilisés lors des grilles
géochimiques ou parallèlement à proximité
immédiate des tranchées ou des profils
moto-tarières ayant été préalablement
réalisés.
V. REALISATION DE SONDAGES
▪ La Phase 2 d’une campagne de sondage a pour
objectif l’évaluation aussi précise que possible
du volume et tonnage du minerai et de sa
valeur contenue sous forme de teneur
moyenne (en % ou g/t) de ce volume en
métaux ou substance(s) valorisable(s).
➢ Pour cela il convient de réaliser une grille de
sondage recoupant le volume minéralisé de
façon régulière adaptée à la géométrie du
volume à sonder et à sa disposition dans
l’espace.
V. REALISATION DE SONDAGES
➢ Du fait de leur coût relativement faible, les
sondages percutants seront utilisés jusqu’à
la définition des paramètres volumétriques,
tandis que les autres paramètres seraient
déterminés à l’aide des sondages carottés.
➢ Les cas simples sont soit des sondages
verticaux recoupant un volume horizontal
ou une couche peu inclinée soit des
sondages d’inclinaisons différentes
recoupant à une maille régulière un volume
redressé proche de la verticale.
V. REALISATION DE SONDAGES
➢ La maille de sondages peut être distante (100 m
à 50 m) dans les cas simples. Il peut être
nécessaire de la resserrer parfois à la maille
carrée de 25 m dans le cas de volumes très
perturbés associés à des variations importantes
des teneurs.
➢ L’implantation des sondages se complique dans
le cas de volumes plissés ou fracturés, et
perturbés par les déplacements géologiques des
différents blocs liés au jeu de failles. Dans ces cas
extrêmes, les méthodes de sondages destructifs
et carottés sont associées en proportion variable
pour réduire les coûts d’exploration.
V. REALISATION DE SONDAGES
➢ Au cours et en fin de cette phase 2, lorsque
l’évaluation est plutôt positive, l’entrepreneur
minier procède à l’échantillonnage de gros
volumes de minerai en réalisant des sondages
de gros diamètre (ou des travaux souterrains)
afin de définir par une batterie de tests, un
procédé optimal de traitement du minerai en
se rapprochant le plus possible de la situation
future.
V. REALISATION DE SONDAGES
➢ La fin de cette phase 2 implique généralement
soit un arrêt du projet minier si estimé non
viable, soit la mise en développement du projet
minier qui implique la maîtrise foncière du
terrain de surface correspondant aux différents
besoins de l’opérateur minier en phase 3 tels
que : Emprise du ciel ouvert, Verse à stérile,
Usine de traitement, Périmètre d’intégration
paysagère, Définition précise du mode
d’exploitation et des engins adaptés, Angles de
sécurité des pentes en carrières et la dimension
des banquettes dans la fosse, Superficies
nécessaires aux infrastructures etc.
V. REALISATION DE SONDAGES
▪ La Phase 3 ou phase ultime de certification
implique une campagne de sondages de
différents types :
➢ Sondages de définition du « block model »
qui correspond au découpage du volume
de minerai en un édifice constitué de
milliers de cubes élémentaires. La taille de
ces «cubes de minerai rentable» dépend
de la définition par géostatistique de la
répartition et de la variabilité des teneurs
de coupure de chaque cube.
V. REALISATION DE SONDAGES
➢ Sondages dit de stérilisation : réalisés afin de
s’assurer de ne pas construire des installations
pérennes au-dessus ou à proximité de
minerais potentiellement économiques au
moment de la construction. Dans ce cas les
sondages RC sont privilégiés pour leurs
rapidité et coûts compétitifs.
➢ Sondages géotechniques : souvent nécessaires
pour l’évaluation du comportement probable
des masses rocheuses et s’assurer une bonne
stabilité des terrains tant en mine à ciel ouvert
qu’en mine souterraine.
V. REALISATION DE SONDAGES
➢ Sondages hydrogéologiques : sont préconisés
en phase 3 pour connaître les caractéristiques
physico-chimiques, le volume de la nappe
d’eau concerné par la future exploitation
minière ainsi que le comportement naturel de
cette nappe d’eau, son volume et sa vitesse
d’écoulement. Ils sont réalisés en sondages
destructifs verticaux afin de pouvoir les
équiper de pompes et de tubages crépinés,
pour y installer des pompes d’exhaure afin de
dénoyer si besoin les terrains à extraire, et de
valoriser l’eau ainsi extraite pour l’exploitation.
V. REALISATION DE SONDAGES
▪ En phase finale et pour s’assurer de
l’efficacité de l’extraction, la maille de
sondage peut être inférieure à 10 m dans le
cas de fortes variabilités des teneurs.
▪ Les Figures ci après montrent des exemples
divers plan de sondages, de définition de «
Block model » et de fosse d’extraction
envisagée à partir de maille de sondages
resserrés.
V. REALISATION DE SONDAGES
V. REALISATION DE SONDAGES
Ex. Plan de sondages et modélisation géologique
Ex. Plan de sondages en superficie
V. REALISATION DE SONDAGES
Ex. Projet de fosse d’extraction du minerai quantifié
V. REALISATION DE SONDAGES
❑ La création de bases de données (mise en
place, exécution et suivi) donne lieu pour
chaque sondage à des mesures et
descriptions qui serviront à reconstituer
une forme et un volume des objets
recoupés et d’en déterminer la masse en
trois dimensions à travers:-
V. REALISATION DE SONDAGES
▪ Mesures des métrages de carottes ou
cuttings récupérés et du pourcentage de
récupération, et le métrage effectif, le
recalage des carottes..
▪ Soigneuse mise en caisse des carottes ou en
sac des cuttings récupérés
▪ Contrôle des angles d’azimut et d’inclinaison
du sondage à différents métrages afin de le
positionner totalement dans l’espace
V. REALISATION DE SONDAGES
▪ Description précise des différentes formations
géologiques recoupées et de leur relation et
chronologie respectives
▪ Mesures d’angles des structures rencontrées ou
diagraphie par photographie et caméra
descendues dans le trou non tubé ;
▪ Tubage éventuel du trou pour d’éventuelles
mesures géophysiques, ou de crépines si un
usage hydrogéologique est pressenti ;
▪ Echantillonnage des passes minéralisées pour
analyses géochimiques ;
▪ Essais de mesures de densité afin d’évaluer les
masses concernées et de débit ou fracturation
naturelle des roches (indice RQD) ;
V. REALISATION DE SONDAGES
RÉHABILITATION DE LA PLATEFORME DE SONDAGE
❑ Une fois le sondage terminé, le levé
topographique exact de la tête du sondage est
réalisé et archivé avec un GPS de précision.
❑ Ensuite, en fonction des usages prévus ou
souhaités, le sondage est équipé d’un tubage
plastique étanche ou crépiné. Le trou du
sondage en surface est ensuite colmaté par un
bouchon cimenté ou des cailloux.
V. REALISATION DE SONDAGES
❑ Les boues de forage des bacs de
décantation, et les produits de forage
stockés sont en principe mis en citerne ou
futs adaptés et transportés dans un centre
de traitement agréé.
❑ La terre végétale enlevée et déplacée pour
l’installation de la plateforme est remise en
place, et la parcelle peut être ensuite
réensemencée ou plantée d’espèces locales.
Les accès à la plateforme sont aussi remis en
état.
❑ Selon la position et le contexte, le sondage
peut être borné.
V. REALISATION DE SONDAGES
❑ Bornage des Sondages
▪ Le bornage est une opération consistant à
matérialiser chaque point de sondage
(RAB, RC, AC, DDH) par une borne. Le
bornage s’effectue juste à la fin des
sondages.
▪ Les ouvriers sous la direction du
technicien, confectionnent un béton basé
sur un mélange de sable, graviers, ciment
et eau qu’ils reversent ensuite sur le point
de forage en vue de le matérialiser.
V. REALISATION DE SONDAGES
▪ Sur la borne sont écrits : le code du
projet, l’année du sondage, le numéro du
trou (Ex. de sondage RC : BBR014-001),
les coordonnées ainsi que le sens du
forage.
▪ On borne le sondage afin de permettre à
toute personne de pouvoir se repérer et
s’informer sur le terrain avec plus de
facilités
V. REALISATION DE SONDAGES
❑ Aperçu sur les impacts des sondages
▪ Les différentes phases d’exploration par
sondage ont des différences pour leurs
impacts potentiels.
▪ Durant la phase 1 de sondage qui est une
phase de découverte, de contrôle ou de
test aboutissant en général à l’arrêt des
travaux pour environ 75 % des cibles
testées, les règles de sécurité et de bonnes
pratiques vis-à-vis des riverains et des
intérêts environnementaux doivent être
respectées.
V. REALISATION DE SONDAGES
▪ Les phases 2 et 3 en général consécutives aux
résultats encourageants de la phase 1, ont
effectivement des impacts plus significatifs de
par:-
➢ la forte densité de sondages réalisés
➢ les profondeurs importantes atteintes
➢ les interférences avec des volumes
importants de nappes phréatiques
➢ la durée des campagnes d’exploration
➢ leurs localisations éventuelles dans des
secteurs à forte sensibilité environnementale
et/ou sociétale
V. REALISATION DE SONDAGES
▪ Pour les riverains, un chantier de sondage
minier engendrera une nuisance sonore
modérée et limitée dans le temps, ainsi que
la production de poussière dans le cas de
sondages percutants comme la RC
▪ Un sondage donne lieu également à une
interdiction temporaire d’accès au terrain où
est implanté le chantier pour des raisons de
sécurité, mais dans un souci de transparence,
certains opérateurs miniers peuvent favoriser
la visibilité de leur activité tout en respectant
les règles élémentaires de sécurité.
V. REALISATION DE SONDAGES
▪ Du point de vue environnemental, un
sondage a des impacts limités et
temporaires sur les ressources en eau, les
paysages, la faune et la flore. Il est estimé
à environ 10 000 litres (ou 10m3) la
quantité nécessaire à la réalisation de
100m de sondage carotté.
▪ La vigilance doit s'exercer aux rejets
éventuels d’eaux usées du forage et
respect des procédures d’éliminations des
déchets engendrés par le sondage.
V. REALISATION DE SONDAGES
▪ Un sondage n’aura un impact sur les paysages
que le temps des opérations. On utilisera de
matériel démontable et transportable en zone
forestière afin d’éviter l’ouverture de profils de
déboisement. Des solutions pour éviter ou
réduire les impacts environnementaux sont:-
➢ Formation des personnels d’exécution sur
l’importance des impacts environnementaux
➢ Utilisation des bacs de décantation pour
récupérer les résidus des boues de foration
V. REALISATION DE SONDAGES
▪ Limitation des prélèvements d’eau en
recyclant l’eau utilisée pour la foration
▪ S’assurer que le débit moyen du cours d’eau
dans lequel d’éventuels prélèvement d’eau
seront effectués soit suffisant
▪ Utilisation de produits de sondage neutres
et biodégradables
▪ Prévoir des récipients de tri sélectif sur les
chantiers
V. REALISATION DE SONDAGES
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cours de sondage dans les industries miniere: le forage

  • 1. COURS DE SONDAGES PLAN I. GENERALITES II. APPAREILS & OUTILS DE SONDAGE II.1. APPAREILS DESTRUCTIFS II.2. SONDEUSES CAROTTIERES III. SONDAGES DESTRUCTIFS III.1. TARIERE III.2. RAB III.3. RC III.4. AIR CORE IV. SONDAGES CAROTTES V. REALISATION DE SONDAGES VI. SONDAGES PETROLIERS Présenté par M. Badini Emmanuel
  • 2. I - GENERALITES ❑Depuis l’avènement de l’humanité, l’importance des substances minérales n’a cessé de croître. Car les produits finis issus de leurs transformations se trouvent dans tous les aspects de la vie quotidienne de l’homme. ❑Pendant plusieurs siècles, la recherche minière reposait sur le flair et l’expérience du prospecteur. ❑Au cours du temps, la recherche minière est passée de la simple observation des indices de surface à l’utilisation de l’image satellitaire.
  • 3. ❑Les méthodes de la recherche minière se sont donc développées dans le temps avec des techniques qui sont sans cesse innovées. ❑Parmi ces nouvelles techniques, les sondages occupent une place de choix et constituent un outil indispensable pour la recherche des gisements mais aussi pour une meilleure connaissance du socle rocheux en général. I - GENERALITES
  • 4. ❑DEFINITION ▪ Le sondage est l'opération qui consiste à forer le sol pour déterminer la nature, l’épaisseur et la pente des couches qui le constituent. ▪ Un sondage est un ouvrage d’exploitation d’une ressource minérale. Il est appliqué aux mines (sondages miniers), à l’eau (forages d’eau), au pétrole (sondages pétroliers). ▪ C’est aussi un outil de reconnaissance et d’échantillonnage appliqué à la recherche d’extension de gisement, de reconnaissance géologique profonde et d’exploration minière et pétrolière. I - GENERALITES
  • 5. ▪ La profondeur de sondage varie en fonction de l’équipement utilisé. Le sondage ou forage peut atteindre des profondeurs allant de quelques mètres à plusieurs milliers de mètres. ▪ Pour mémoire, le sondage le plus profond jamais réalisé à but scientifique de traverser la croûte terrestre et de mieux comprendre la composition et les mécanismes internes de la Terre, a atteint la profondeur surprenante de 12 262 m (« sondage SG3 » ou « sondage profond de Kola » foré entre 1970 et 1989 en Russie, dans la péninsule de Kola). I - GENERALITES
  • 6. Sondage profond de Kola ou encore forage de Zapoliarnye; il fut stoppé lors de la fin de la Guerre froide en 1989. Plusieurs problèmes techniques motivèrent aussi cet arrêt: trop forte pression, températures plus élevées que prévues (180 °C au lieu des 100 °C attendus), difficulté d'extraction des matériaux excavés, et torsions de l'axe de forage dû à son large diamètre (23 cm). Le forage lui-même a été soudé et boulonné en août 2012. I - GENERALITES
  • 7. ❑DOMAINES D’APPLICATION DU SONDAGE OU FORAGE Les principaux domaines sont : ▪ L’installation d’ouvrages de récupération d’énergie géothermique pour les activités industrielles ou les maisons individuelles ▪ La recherche et l’estimation des réserves de matières utiles: minerais, charbon, eau, pétrole, matériaux de carrières, granulats ▪ La reconnaissance des caractéristiques des sols et roches dans le cadre d’études géologiques, géotechniques, hydrogéologiques ou pédologiques I - GENERALITES
  • 8. ▪ La préparation de sols en vue de la réalisation d’ouvrages de génie civil : pieux forés, injections (ex. bâtiments, tunnels, ouvrages d’art). ▪ Forage pour dynamitage (Blast Hole), consistant à creuser des cavités dans les parois rocheuses afin d’y insérer la dynamite, et permettant ainsi aux dynamiteurs d'effectuer leur travail avec précision dans l'exploitation des mines. I - GENERALITES
  • 9. ▪ Spécifiquement en prospection minière, une fois une anomalie géochimique et/ou géophysique définie en surface, on cherche à contrôler par des sondages si cette image de surface correspond bien à celle de la roche en dessous. ▪ Les sondages permettent d’étudier l’évolution de la minéralisation à grande profondeur. ▪ Les sondages sont la phase des opérations ponctuelles et c’est la phase la plus longue et la plus couteuse. ▪ La phase de sondages vise à définir l’enveloppe du gîte et elle comporte une phase économique qui devra déterminer si le gîte est vraiment un gisement. I - GENERALITES
  • 10. ▪ Les sondages sont un moyen de prospection détaillée (tactique) permettant de:- ➢ prélever des échantillons à des profondeurs plus ou moins importantes ➢ obtenir des informations sur les teneurs effectives ➢ connaitre la puissance, la minéralogie, les structures et les processus d’altération ➢ avoir des données réelles quantitatives des corps minéralisés I - GENERALITES
  • 11. ❑ IMPLANTATION DES POINTS DE SONDAGE ▪ Avant le début de tout sondage, différents travaux sont exécutés et entrent dans le cadre de la préparation des plateformes de sondage. ▪ On procède tout d'abord à l’implantation des points de forage et cela peut se faire soit au GPS soit avec les coordonnées de grille. ▪ Ensuite les points doivent être nettoyés de sorte à laisser un espace suffisant pour le positionnement de la machine. ▪ En fonction du relief des nivellements sont exécutés par un bulldozer ou par des ouvriers. I - GENERALITES
  • 12. ❑ ALIGNEMENT DE LA SONDEUSE ▪ Si le trou est incliné (sondage oblique), il faut indiquer l'axe de forage à l'aide de deux ou trois piquets et déterminer la position du collet et l'angle de forage pour atteindre la cible visée. ➢ L’azimut d’un sondage oblique est la direction horizontale. ➢ L’inclinaison est l’angle que fait l’horizontal et le sens du forage. ▪ En fonction des ces paramètres planifiés du sondage, le technicien procède à l’alignement des piquets et au tracé du trait de référence, et ce tracé du trait de référence est aussi fonction de la machine (foreuse) utilisée. I - GENERALITES
  • 13. ▪ NB : sous terre, les visées avants et arrière sont peintes sur les murs. ▪ Détermination de l'orientation du trou - alignement des piquets 100 m 30 m 15 m 15 m I - GENERALITES
  • 14. Vérification de l’azimut et de l’inclinaison ▪ La direction (azimut) du trou est mesurée à la boussole et l'inclinaison peut être faite avec précision sur la tête de la foreuse à l'aide du clinomètre d'une boussole. I - GENERALITES
  • 15.
  • 16. ❑Les sondages sont réalisés à l’aide d’un dispositif particulier appelé sondeuse ou foreuse. ❑Une sondeuse est un dispositif qui permet de faire un trou cylindrique vertical, incliné ou horizontal de diamètre variable selon les objectifs à savoir hydrauliques, miniers ou géotechniques. L’action de faire le trou est appelée « foration ». II - APPAREILS ET OUTILS DE SONDAGE
  • 17. ❑Une sondeuse est en général constituée d’un système de suspension et de levage (mât qui porte une tête de rotation avec un axe entrainant des tiges), un outil de percement, un organe moteur actionnant l’outil et des distributeurs hydrauliques tels que le distributeur de rotation, translation et mise en station. II - APPAREILS ET OUTILS DE SONDAGE
  • 18. II - APPAREILS ET OUTILS DE SONDAGE
  • 19. ❑Dans le domaine minier, les sondages ont pour but de fournir une indication sur l’organisation et la composition du sous-sol et d’en échantillonner différentes sections. ❑De nombreuses techniques de foration existent, elles sont adaptées aux différents types de terrain et aux différentes étapes du projet minier. Les principales techniques sont de deux types:- ▪Les appareils dits destructifs ▪Les sondeuses carottières II - APPAREILS ET OUTILS DE SONDAGE
  • 20. ❑Ce sont des machines à outils percutants désagrégeant la roche qu’ils réduisent en morceaux (cuttings) qui sont remontés à la surface, par une injection d’air ou d’eau, ou récupérés. II.1- LES APPAREILS DESTRUCTIFS
  • 21. II.1- LES APPAREILS DESTRUCTIFS II.1.1- Les Tarières ❑Adaptée aux terrains tendres seulement, la tarière est une vis sans fin qui peut être manuelle ou mécanique, et utilisée pour percer des trous dans le sol. Les échantillons sont remontés à la surface et récupérés ❑Outillage: Train de tige Tourne à gauche Cuillère/vis hélicoïdale (60-250mm)
  • 22. ❑Le RAB (Rotary Air Blast), RC (circulation inverse) et Air Core sont des sondages percutants utilisant un marteau fond de trou, un tricône ou un trilame en rotation et en percussion. ❑Technique destructive où la roche est ainsi broyée et ramenée à la surface sous forme de débris appelés « cuttings » à l’aide d’une circulation d’air comprimé qui permet le fonctionnement de l’outil. II.1- LES APPAREILS DESTRUCTIFS II.1.2- Les sondeuses RAB, RC, Air Core
  • 23. II.1- LES APPAREILS DESTRUCTIFS II.1.2- Les sondeuses RAB, RC, Air Core ❑Outillage: Mât Tète de rotation Tige Booster Tuyau (conduit d’échantillon) Sondeuse RC à chenille Sondeuse RC à roues Cyclone
  • 24. ❑Outillage: Trilames Marteau fond de trou Tricônes II.1- LES APPAREILS DESTRUCTIFS II.1.2- Les sondeuses RAB, RC, Air Core
  • 25. ❑Outillage: Wagon drill (marteau perforateur de mines) II.1- LES APPAREILS DESTRUCTIFS II.1.2- Les sondeuses RAB, RC, Air Core
  • 26. Mines et carrières ❑Outillage: II.1- LES APPAREILS DESTRUCTIFS II.1.2- Les sondeuses RAB, RC, Air Core
  • 27. ❑ Carottage ou Diamond drilling (DD), ou «core drilling» ou DDH (Diamond Drill Hole) ❑ Technique non-destructive qui consiste en la découpe d’un cylindre de roche (carotte) par un outil tubulaire diamanté appelé couronne. ❑ Le cylindre de roche ou carotte découpé se met progressivement en place dans le tube intérieur du carottier d’une longueur en général comprise entre 1,5 et 3 m. II.2- LES SONDEUSES CAROTTIERES
  • 28. II.2- LES SONDEUSES CAROTTIERES ▪ Gauche: Carottier de sondage sur un poste de travail sécurisé. ▪ Droite: Contrôle et ajustement des métrages de carottes récupérées sur un poste de travail (Clichés: Mine d’Ity Cominor 2012, Pol Urien, BRGM).
  • 29. II.2- LES SONDEUSES CAROTTIERES ❑Cette technique de sondage permet de prélever un cylindre d’échantillon de roche (carotte) continu et intact des terrains traversés. ❑Les machines les plus couramment utilisées sont des sondeuses à couronne diamantée, outil qui, par rotation et pression, découpe la carotte. Couronnes diamantées
  • 30. II.2- LES SONDEUSES CAROTTIERES ❑ L’équipement nécessaire pour le montage du forage comprend la sondeuse et sa force (son moteur), une pompe à eau, Le treuil (Wire-line) pour remonter les tiges, le tubage (casing) dans le recouvrement (mort-terrain) et les différents outils diamantés. Tiges
  • 31. II.2- LES SONDEUSES CAROTTIERES Mat Pompe à eau Piscines d’eau Vérin hydraulique Tête de rotation Le système hydraulique est muni d’une motopompe qui assure l’approvisionnement permanent et à fort débit de l’eau, qui s’injecte dans la tige et arrive au contact du matériau, coupant par un mouvement relatif de la Bit (taillant diamanté).. ❑La sondeuse
  • 32. Echantillon Air Tube extérieur Tube intérieur Couronne II.2- LES SONDEUSES CAROTTIERES ❑Outillage: Un bout annulaire diamanté appliqué à la fin de la tige rotatoire spirale, coupant ainsi des corps solides (roche) en tube cylindrique (carotte) qui passe à l’intérieur du tube pendant que le taillant diamanté avance.
  • 33. ❑ La sélection d’une méthode de foration implique de prendre en compte les paramètres suivants : – Type d’échantillon – Précision de l’échantillon – Diamètre du trou – Profondeur du trou – Budget ❑ Il existe une large gamme de foreuses d’exploration allant des foreuses légères montées sur Pick Up pour du carottage à faible profondeur à des foreuses plus puissantes pouvant forer jusqu’à quelques milliers de mètres de profondeur en utilisant une méthode de foration spécifique. ❑ Il existe également des foreuses multifonctions (polyvalentes) capables de réaliser à la fois du carottage Wire-line et du forage RC. II.2- LES SONDEUSES CAROTTIERES
  • 34. ❑ Les foreuses polyvalentes permettent de passer d’une méthode à une autre, de travailler en mode foration destructive (RC ; Rotary à la boue ; MFT (Marteau Fond de Trou) ou DTH (down-the-hole drill) ou en Carottage à câble (wire-line) : ces machines de nouvelle génération sont les meilleurs alliés pour affronter presque tous types de terrains. ❑ Les foreuses polyvalentes sont montées sur chenillard ou camion, et peuvent être utilisées pour les forages d’eau, les forages géothermiques, la géotechnique, les carottages, et les applications sismiques. II.2- LES SONDEUSES CAROTTIERES
  • 35. II.2- LES SONDEUSES CAROTTIERES Foreuses polyvalentes
  • 36.
  • 37. III - SONDAGES DESTRUCTIFS Objectifs ❑Les sondages destructifs sont mis en œuvre pour dégrossir un sujet. Ils sont utilisés aux stades de reconnaissance d’indices et de l’étude des gisements. ❑L’examen des échantillons (cuttings) récupérés permettra d’évaluer : ▪Le profil d’oxydation (oxide, mixte ou transition, sulfuré) et d'altération ▪Le contexte géologique ▪La nature du minerais ▪La teneur du minerais
  • 38. III-1 SONDAGE A LA TARRIERE Description ❑La tarière est un instrument de prélèvement d’échantillons du sol permettant d’en observer différents horizons, à différentes profondeurs sans creuser de fosse. C’est une méthode rapide et peu coûteuse. ❑Elle permet des forages peu profonds utilisés pour la recherche et l’étude d’indices de gisements meubles (gisements alluvionnaires ou éluvionnaires, formations littorales…) cohérents ou non.
  • 39. ❑Le sondage est réalisé en rotation sous faible vitesse mais avec un couple élevé permettant son enfoncement progressif dans le sol et la remontée des échantillons des terrains traversés en surface. Vues d’un chantier de sondage à la tarière de profondeur 20m au Gabon (Cliché: Pol Urien, BRGM). III-1 SONDAGE A LA TARRIERE Description
  • 40. ❑Le forage à la tarière est généralement restreint au matériel meuble et non consolidé ou encore à la roche friable. ❑Caractéristiques: ▪Méthode simple ▪Ne permet pas le sondage tubé ▪Arrêt au niveau hydrostatique III-1 SONDAGE A LA TARRIERE Description
  • 41. ❑Performances Ses performances sont liées à la constitution des sols, mais également à l'organisation et la méthodologie mise en place. Dans de bonnes conditions, la profondeur de reconnaissance peut atteindre 20m. ❑Outils : Vis hélicoïdales sans fin qui peuvent forer des trous à un diamètre de 60 à 250mm. III-1 SONDAGE A LA TARRIERE Description
  • 42. ❑Méthode : Avec le forage à la tarière, la rotation de la vis hélicoïdale rotative permet à la lame de la vis de ramener l'échantillon à la surface soit de façon continue soit par passes de 1,2,3m. ❑Echantillonnage : Soit un échantillon par mètre de sol traversé, soit un échantillon au niveau du bed rock. III-1 SONDAGE A LA TARRIERE Description
  • 43. ❑Avantages Les sondages à la tarière représentent une méthode très rapide et économique qui donne une bonne idée de la nature géologique et de l’épaisseur des couches traversées. ❑Main d’ œuvre: 3 manœuvres (4max) ❑Inconvénients : Contamination, faible profondeur d’investigation III-1 SONDAGE A LA TARRIERE Description
  • 44. ❑Le géologue chargé de suivre une campagne de forage aura comme rôle: ▪La surveillance technique du forage ▪Le contrôle de la récupération des échantillons ▪La description des échantillons III-1 SONDAGE A LA TARRIERE Rôle du géologue
  • 45. ❑Les points clés pour une bonne exécution sont: ▪Préparation des plateformes (sites de forage) et des voies d’accès ▪La machine doit être techniquement adaptée au programme ▪Contrôler l’implantation du sondage ▪Vérifier que le système d’échantillonnage soit bien en place ▪Faire respecter les passes d’échantillonnage III-1 SONDAGE A LA TARRIERE Rôle du géologue
  • 46. ❑Le prélèvement de l’échantillon se fait après homogénéisation et division ou par quartage. ❑Le conditionnement de l’échantillon se fait de préférence à sec dans un emballage ou sac d’échantillon (plastique, papier, tissu…) portant un numéro servant d’étiquette à l’identification de l’échantillon. III-1 SONDAGE A LA TARIERE Rôle du géologue
  • 47. III-1 SONDAGE A LA TARIERE Rôle du géologue diviseur
  • 48.
  • 49. III-2 SONDAGE RAB (Rotary Air Blast) Description ❑ Foration rotative à air comprimé (Rotative Air Blast, RAB): technique destructive qui consiste à broyer le sol et les roches altérées par l’intermédiaire d’un outil rotatif tandis qu’un flux d’air comprimé ramène les débris («cuttings») à la surface en passant entre l’outil et la paroi du trou.
  • 50. ❑Le dispositif de sondage RAB comporte une sondeuse et un compresseur reliés par un flexible armé. Dans le système de RAB, une variété de lames sont montées à la fin de la tige contenant des baguettes rotatoires ou rotatifs coupant et cassant la roche. ❑Le forage rotatif à air comprimé et ses méthodes associées sont utilisés pour des formations meubles (saprolite). La matière forée est soulevée en injectant de l'air comprimé à l’intérieur des tiges. Les résidus (cuttings) sont expulsés vers l'extérieur des tiges et collectés à la surface. III-2 SONDAGE RAB (Rotary Air Blast) Description
  • 51. ❑Les cuttings en sondage RAB remontent à la surface par l’espace entre les tiges et la paroi du trou et peuvent parfois contrarier voire bloquer la foration. ❑Cette méthode s’applique à faible profondeur et ne peut être utilisée pour les roches saines. Elle permet de traverser des terrains de recouvrements pour atteindre la roche en place que l’on veut échantillonner. III-2 SONDAGE RAB (Rotary Air Blast) Description
  • 52. III-2 SONDAGE RAB (Rotary Air Blast) ❑Le forage rotatif à l'air comprimé est la solution la plus simple et économique pour effectuer les premiers pas en exploration minière. Réalisé au trilame sur des diamètres habituellement de 3 pouces (~76mm) et 3 pouces ½ (89mm), les échantillons ressortent le long des parois du forage. Cette technique permet d'obtenir une idée du potentiel minier d'un site à un faible coût. ❑Caractéristiques: ▪Force de rotation + air comprimé ▪Forage tubé
  • 53. III-2 SONDAGE RAB (Rotary Air Blast)
  • 54. III-2 SONDAGE RAB (Rotary Air Blast) ❑Performances Ses performances sont liées à la constitution des sols, de la profondeur d’oxydation, mais également à l'organisation et à la performance de la sondeuse et/ou du compresseur. Dans de bonnes conditions, la profondeur peut atteindre 125m. ❑Outils ▪Une sondeuse ▪Un compresseur ▪Un récupérateur (cyclone)
  • 55. III-2 SONDAGE RAB (Rotary Air Blast) ❑Méthode La force de l'air comprimé soufflé à l’ intérieur des tiges fait remonter l’échantillon à l’extérieur des tiges vers la surface pour être collectée. ❑Echantillonnage La récupération des échantillons se fait à sec dans un cyclone statique. Dans le cas de cuttings imbibés d’eau, on les expose d'abord pour séchage dans un lieu isolé afin d’éviter toute contamination, et ensuite on procède au prélèvement des échantillons.
  • 56. III-2 SONDAGE RAB (Rotary Air Blast) ❑Le RAB est appliqué pour échantillonnage jusqu’à la base de la régolithe ❑Avantages ▪ Large volume d’échantillon ▪ Engins très mobiles ▪ Rapide et moins coûteux ❑Main d’œuvre : 8 à 10 personnes max ❑Inconvénients ▪ Peu de cuttings (5kg/m) ▪ Contamination ▪ Profondeur limitée ▪ Pas de données structurales et géotechniques
  • 57. III-2 SONDAGE RAB (Rotary Air Blast) Rôle du géologue ❑Le géologue chargé de suivre une campagne de forage aura comme rôle: ▪La surveillance technique du forage ▪Le contrôle de la récupération des échantillons ▪La description des échantillons
  • 58. ❑Les points clés pour une bonne exécution sont : ▪Préparation des plateformes et des voies d’accès ▪La machine doit être techniquement adaptée au programme ▪Contrôler l’implantation du sondage ▪Vérifier que le système d’échantillonnage soit bien en place ▪Faire respecter les passes d’échantillonnage ▪S’assurer que le trou est bien nettoyé entre deux prises d’échantillons III-2 SONDAGE RAB (Rotary Air Blast) Rôle du géologue
  • 59. ❑Le prélèvement de l’échantillon se fait après homogénéisation et division ou par quartage à l’aide d’un appareil appelé diviseur. III-2 SONDAGE RAB (Rotary Air Blast) Rôle du géologue diviseur
  • 60. ❑Le conditionnement de l’échantillon se fait de préférence à sec dans un emballage ou sac d’échantillon (plastique, papier, tissu…) portant un numéro servant d’étiquette à l’identification de l’échantillon. III-2 SONDAGE RAB (Rotary Air Blast) Rôle du géologue
  • 61.
  • 62. ❑ Circulation inverse (Reverse Circulation, RC): technique destructive qui utilise un jeu de deux tiges creuses emboitées concentriques avec un marteau percutant en rotation. ❑ Le sondage RC est une technique de forage permettant de récupérer entièrement les échantillons en continu, sous forme de débris (cuttings) le long du trou réalisé. III-3 SONDAGE RC (Reverse Circulation) Description
  • 63. ❑ Le forage s'effectue à l’aide d’un marteau fond de trou, d’un tricône ou d’un trilame. ❑ Cette technique est rapide d'exécution et se réalise de diamètre habituellement de 150mm. ❑ Les cuttings sont remontés dans un fort courant d’air comprimé / aspiré dans l’espace annulaire entre les tiges emboîtées, ce qui évite tout contact entre les échantillons et la paroi du forage. III-3 SONDAGE RC (Reverse Circulation) Description
  • 64. III-3 SONDAGE RC (Reverse Circulation) Description Gauche: Alignement de sondeuse le long d’un profil de sondages RC. Droite: Alignement des cuttings produits par un sondage RC avec le compresseur en arrière-plan (Clichés : ’Essakane 2011 IAMGold - Pol Urien, BRGM).
  • 65. ❑Le forage RC s'effectue à l'aide d'un marteau fond de trou, et les échantillons remontent par des tiges partant de l‘intérieur du marteau, ce qui évite tout contact entre les échantillons et la paroi du forage. ▪ Comparaison entre le dispositif du RAB et de la RC : l’air comprimé délivré au bout est pompé dans l’espace entre les deux tubes dans le cas de la RC III-3 SONDAGE RC (Reverse Circulation) Description
  • 66. ❑Le forage par circulation inverse (RC) est une méthode de recherche consistant à recouper de façon optimale la minéralisation en profondeur et de suivre la minéralisation identifiée par les travaux antérieurs. ❑La RC utilise de larges volumes d'air et peut obtenir des profondeurs de plusieurs centaines de mètres. Il produit un échantillonnage d'éclats de roches sèches à travers un cyclone. III-3 SONDAGE RC (Reverse Circulation)
  • 67. ❑Le forage RC utilise beaucoup plus de grandes plateformes et machinerie. Il est plus lent et plus coûteux, mais réalise la meilleure pénétration que le RAB ou le Air Core. ❑Le forage RC est moins cher que le carottage au diamant et est donc préféré pour la plupart des travaux de l'exploration minière. III-3 SONDAGE RC (Reverse Circulation)
  • 68. ❑La RC est un exemple de sondage à percussion rotatoire dans lequel les roches broyées de la face de coupure des roches passent à la surface à l’intérieur d’un tube séparé dans la tige de sondage; ce système est proprement appelé "dual-tube" reverse circulation ❑L’air comprimé délivré au bout est pompé dans l’espace entre les deux tubes ❑Caractéristiques ▪ Force de rotation ▪ Marteau fond de trou ▪ Pression d’air ▪ Forage tubé III-3 SONDAGE RC (Reverse Circulation)
  • 69. ❑Performances : ses performances sont liées à: ▪La nature et à la composition de la roche ▪La profondeur ▪La direction du forage par rapport au pendage des formations traversées ▪L'organisation et l’expérience de l’équipe ▪La force de la sondeuse et/ou du compresseur ❑Outils ▪Une sondeuse ▪Un compresseur ▪Un récupérateur (cyclone) III-3 SONDAGE RC (Reverse Circulation)
  • 70. ❑Méthode La circulation inverse est réalisée en soufflant de l'air vers le bas de l'anneau de la tige, la pression différentielle entraine la remontée des cuttings à l'intérieur des tiges. L’air chargé de débris atteint la zone de déflecteur en haut de la chaîne de la perceuse puis passe par un tuyau de l'échantillon qui est fixé sur le haut du cyclone. Les déblais de forage parcourent l'intérieur du tuyau, jusqu'à ce qu'ils tombent par une ouverture en bas et sont collectés. III-3 SONDAGE RC (Reverse Circulation)
  • 71. ❑Echantillonnage ▪ Comme pour le RAB, la récupération des échantillons se fait à sec dans des sacs de prélèvement à travers un cyclone statique. Les échantillons qui parcourent le flexible at arrivent jusqu’au déversoir du cyclone sont récupérés au niveau de la porte de déversement inférieure; ce qui permet de continuer le forage pendant que les échantillons seront collectés via des sacs de récupération, ensuite répartis dans des bacs et étiquetés. ▪ A la fin de chaque intervalle de forage (généralement 1m) le train de tige et le trou sont soigneusement nettoyés pour éviter toute contamination du prochain échantillon. III-3 SONDAGE RC (Reverse Circulation)
  • 72. ❑Avantages par rapport au carottage : ▪ Réductions de l'ordre de 25 % à 40 % de coût ▪ Installation rapide / achèvement plus rapide des programmes de forage ▪ Réduction des heures de travail avec une exposition réduite aux accidents potentiels ▪ Réduction des coûts indirects tirés d'un processus simplifié d'échantillonnage ▪ Nécessite moins d'eau que le forage au diamant ❑Inconvénients : ▪ Pas de données structurales et géotechniques ▪ Déviation des trous ❑Main d’œuvre : 8 à 10 personnes max. III-3 SONDAGE RC (Reverse Circulation)
  • 73. ❑ Applications ▪ La méthode RC est utilisée pour des prélèvements en masse où une définition large des corps de minerais et où l’analyse géochimique est importante. Elle produit de gros volume d'échantillon représentatif du terrain traversé. ▪ Il s’agit d’une méthode rapide et relativement peu coûteuse pour l’échantillonnage et qui permet d’obtenir une idée assez précise de la teneur en minéraux d’une zone. III-3 SONDAGE RC (Reverse Circulation)
  • 74. ▪ La vitesse de pénétration est rapide, elle peut varier considérablement en fonction des conditions du sol et la profondeur du trou. Il est possible d’atteindre 800m maximum de profondeur; mais ceci avec les plus grands appareils de forage et hautes pressions à l’aide de booster. ▪ La méthode RC est recommandée pour des formations consolidées. III-3 SONDAGE RC (Reverse Circulation)
  • 75. ❑Le géologue chargé de suivre le forage aura comme rôle: ▪La surveillance technique du forage ▪Le contrôle de la récupération des échantillons ▪La description des échantillons III-3 SONDAGE RC (Reverse Circulation) Rôle du géologue
  • 76. ❑Les points clés pour une bonne exécution sont : ▪Préparation des plateformes et des voies d’accès ▪La machine doit être techniquement adaptée au programme ▪Contrôler l’implantation du sondage ▪Vérifier que le système d’échantillonnage soit bien en place ▪Faire respecter les passes d’échantillonnage ▪S’assurer que le trou est bien nettoyé entre les prises d’échantillons III-3 SONDAGE RC (Reverse Circulation) Rôle du géologue
  • 77. ❑Le seul but de forage RC est d'obtenir des échantillons précis du terrain à forer ❑Bien qu'il y a plusieurs facteurs à considérer quand on regarde le type de méthode pour un programme d'exploration de forage, en fin de compte ce qui est le plus important c'est la qualité des échantillons ❑Les géologues doivent avoir confiance dans l'exactitude de l'échantillon vu que le temps et les coûts sont impliqués III-3 SONDAGE RC (Reverse Circulation) Rôle du géologue
  • 78. Quartage : ▪ Le diviseur divise en deux parties ¼ et ¾ ▪ ¼ est divisé pour obtenir environ 2Kg d’échantillon ▪ Le reste est remis dans le sac et noué puis transporté dans un endroit de stockage diviseur ❑Prélèvement : le prélèvement de l’échantillon se fait après homogénéisation et division ou par quartage III-3 SONDAGE RC (Reverse Circulation) Rôle du géologue
  • 79. ❑Conditionnement: le conditionnement de l’échantillon se fait de préférence à sec dans un emballage ou sac d’échantillon (plastique, papier, tissu…) portant un numéro servant d’étiquette à l’identification de l’échantillon. ▪ Exemple d’échantillonnage : Échantillons agrafés et rangés par 10 III-3 SONDAGE RC (Reverse Circulation) Rôle du géologue
  • 80. ❑En forage de contrôle de teneurs (Grade Control), la technique de sondage consiste à effectuer du forage RC mais à l'intérieur d'un site minier en exploitation. Les échantillons issus du forage peuvent être analysés et donnent de l'information sur la teneur en minéraux à l'équipe de géologues. Cela va confirmer s’ils sont sur la bonne voie pour continuer l'exploitation. III-3 SONDAGE RC (Reverse Circulation) Rôle du géologue
  • 81. III-3 SONDAGE RC (Reverse Circulation) Rôle du géologue RC drill rig grade control sampling on surface gold mine pit
  • 82. ❑La déviation des trous de forage est le virement des paramètres du forage (azimut et l’inclinaison) durant le forage. III-3 SONDAGE RC (Reverse Circulation) Déviations des trous de forage
  • 83. ❑Il est intéressant et parfois indispensable de connaitre la trajectoire suivie par le forage par rapport à l’axe d’origine. ❑Un résultat négatif d’un forage peut être du à:- ▪L’absence de cible ▪Une déviation de la trajectoire du sondage III-3 SONDAGE RC (Reverse Circulation) Déviations des trous de forage
  • 84. ❑ Pour connaitre la trajectoire suivie par le forage, on procède avec le sondeur aux mesures de Reflex qui est un appareil programmé pour déterminer l’angle d’inclinaison, l’azimut et d’autres paramètres du sondage à différentes profondeurs. III-3 SONDAGE RC (Reverse Circulation) Déviations des trous de forage
  • 85. ❑Tous les travaux réalisés pendant et les analyses réalisées après les forages devront aboutir à un document synthétique représentant fidèlement:- ▪Les conditions de travail ▪Les renseignements obtenus sur la géologie et la minéralisation III-3 SONDAGE RC (Reverse Circulation) Etablissement de la coupe de sondage
  • 86. III-3 SONDAGE RC (Reverse Circulation) Etablissement de la coupe de sondage Plan View of Drill Locations on Ground Magnetic Image Showing NE-SW Mineralisation Trend Drill Section B-B1
  • 87. ❑Le forage par circulation inverse est l'une des méthodes de forage la plus fréquemment utilisée à travers le monde, car il est plus rentable et efficace. ❑Par rapport au RAB et au carottage au diamant, le forage RC semble être quelque part au milieu, lorsqu'il s'agit de coût, temps, qualité des échantillons, de technique et de profondeur. ❑Du fait de leur coût relativement faible, les sondages RC seront généralement utilisés jusqu’à la définition complète des paramètres volumétriques, tandis que les autres paramètres seraient déterminés à l’aide des sondages carottés. III-3 SONDAGE RC (Reverse Circulation) Conclusion
  • 88.
  • 89. III-4 SONDAGE Air Core (AC) ❑Le sondage Air core est un exemple spécialisé de sondage RC, utilisant des outils de coupe de petits diamètres (3" à 3,5" ). ❑Le forage Air Core est une technique simple et efficace qui consiste à découper des échantillons dans les sols et le roc non consolidés pour des fins d’analyse. ❑L’échantillon est retiré du forage à l’aide d’injection d’air comprimé, qui le force à entrer dans les tubes intérieurs. Une fois recueilli, l’échantillon est représentatif du terrain traversé et est non remanié.
  • 90. III-4 SONDAGE Air Core (AC) ❑La matière forée est soulevée par injection d’air comprimé dans le trou en passant par la région annulaire entre le tube et la tige. Elle est ensuite soufflée vers la surface via le tube interne et passe à travers le système de séparation de l'échantillonnage pour être collectée. ❑Le système AC permet de forer et récupérer des échantillons d’argiles molles et collantes qui pourraient colmater les trilames des forages RAB. ❑Cette technique peut atteindre une profondeur optimale de 300m
  • 91. ❑Comparé au RAB, le forage AC fournit des échantillons plus représentatifs, en fragments de roche sous forme de petite carotte. Les échantillons sont enlevés à l’intérieur des tiges et sont moins exposés à la contamination. ❑La technique du sondage AC permet d'obtenir une idée du potentiel minier d'un site à un faible coût. ❑Pour obtenir des échantillons de qualité sans aucune contamination par les parois, il faut toutefois avoir recours aux techniques de circulation inverse (RC) ou de carottage au diamant (DD). III-4 SONDAGE Air Core (AC)
  • 92.
  • 93. ❑Le sondage carotté encore carottage au diamant ou Diamond drilling, DD ou « core drilling » ou forage DDH (Diamond Drill Hole) est une technique de forage permettant de prélever dans la roche des cylindres de roches appelés carottes. IV – LES SONDAGES CAROTTES Description
  • 94. ❑ La foreuse au diamant est un instrument qui coupe une carotte par rotation et pression à l'aide d'une couronne diamantée. L’outillage nécessaire comprend les parties suivantes:- ▪ La Couronne (bit): accessoire serti de diamants individuels d'environ 1 mm dans un matériel résistant à l'érosion, ou de petits diamants synthétiques répartis dans une matrice. Une fois la vie utile des couronnes avec diamants sertis atteinte, les diamants restants peuvent être récupérés. La couronne imprégnée est utilisée habituellement pour des roches dures et à grain fin, et jusqu’à usure complète. IV – LES SONDAGES CAROTTES Description
  • 95. ▪ Manchon aléseur: constitué de plaquettes ou bagues diamantées stabilisant l'outil de forage et la section du trou. ▪ Le Carottier: réceptacle de carottes vissé sur la couronne :- ➢ Carottier simple : tube (standards 0.5m, 1.5m ou 3m) qui prolonge le corps de la couronne et sert de réceptacle ➢ Carottier double : tube intérieur sert de réceptacle immobile de la carotte et le tube extérieur tourne en entraînant la couronne. Le carottier, en général de 3m, doit être remonté lorsqu'il est rempli. IV – LES SONDAGES CAROTTES Description
  • 96. ➢ Carottier à câble (Wire-line) : Ce carottier est comme un ascenseur dans la cage. La cage est une tige dont le diamètre intérieur est égal au diamètre extérieur du carottier. Pendant le forage, le tube intérieur du carottier est verrouillé dans le tube extérieur. Quand la passe est terminée, le tube est déverrouillé et remonté avec un grappin manœuvré par un petit câble métallique, entraîné par un treuil rapide. IV – LES SONDAGES CAROTTES Description
  • 97. Le Carottier à câble est utile pour de grandes profondeurs et adaptée à l'exploration minière. La longueur utilisée du tube pouvant atteindre plus de 6m, est fonction de la nature du terrain que l’on veut traverser; plus le terrain est dur plus la longueur sera courte IV – LES SONDAGES CAROTTES Description
  • 98. ▪ Les Tiges : en fonction de la qualité des terrains, il existe différents types de tiges de diamètres successifs permettant d’avoir une bonne récupération, et de pouvoir travailler le plus profond possible. ➢ Les forages de calibre AQ et BQ ne sont pratiquement plus utilisés. Le calibre le plus courant est le NQ. ➢ Les diamètres supérieurs sont utilisés pour de gros volumes de matériau en vu des tests métallurgiques par ex. IV – LES SONDAGES CAROTTES Description
  • 99. ▪ Le Tubage (casing) : Au commencement du forage dès le collet en surface, un tubage est placé pour protéger le collet du trou, et empêcher le gravier ou le sol (recouvrement) de tomber dans le trou et sert de sortie d'eau. Il est important d'avoir au départ une idée de la profondeur du recouvrement car si le tubage est mal scellé au socle rocheux, le sable qui glissera dans le trou, va user les tiges et endommager les couronnes diamantées. De plus, l'eau reviendra à l'extérieur du tubage augmentant la coulée des boues à l'intérieur du trou. Ces détails sont cependant la responsabilité du foreur. IV – LES SONDAGES CAROTTES Description
  • 100. ❑Le sondage carotté utilise une injection d’eau pour faciliter la foration et remonter les débris de foration. L’approvisionnement en eau est indispensable. ❑Les coûts du forage sont reliés à la proximité des sources d'eau. Il faut s'assurer d'un point d'eau à proximité du forage capable de fournir environ 20litres/minute. Si l'eau est recyclée, on peut se contenter d'environ 900 litres par jour mais cette eau, une fois chargée de débris de roche, doit être décantée avant d’être réinjectée dans le forage ou rejetée dans le milieu naturel. IV – LES SONDAGES CAROTTES Rôle de l’eau
  • 101. ❑Le rôle de l'eau est d'empêcher les diamants de la couronne de brûler ou de se polir, permettre aux boues de sortir du trou et empêcher la carotte de coller dans le tube carottier. IV – LES SONDAGES CAROTTES Rôle de l’eau
  • 102. IV – LES SONDAGES CAROTTES Rôle de l’eau ❑Quand le carottier est plein, l'eau est bloquée instantanément. ❑Dans la roche fracturée, un fragment peut bloquer l'eau; il faut alors arrêter le forage, sinon on brûle la couronne. ❑Dans les roches friables, comme dans les sulfures massifs, la progression doit être lente pour avoir une bonne récupération de la carotte.
  • 103. ❑Le manque d’eau a pour effet :- ▪mauvaise évacuation des débris ▪surchauffe de la couronne et usure prématurée ▪mauvaise récupération ❑L’excès d’eau a pour effet de : ▪éroder les parois du trou ce qui peut augmenter les déviations ▪mauvaise récupération IV – LES SONDAGES CAROTTES Rôle de l’eau
  • 104. Le géologue a d'abord le rôle de définir les cibles et de convaincre son employeur d'implanter les forages, mais quand la décision est prise, il doit planifier les aspects suivants :- ❑Préparer les cartes de localisation comprenant : ▪Sondages et points d’eau chemins d’accès et passerelles à faire ▪Campement et aire d’entreposage ▪Implantation des points de forage et vérification de l’azimut et de l’inclinaison avant la foration IV – LES SONDAGES CAROTTES Rôle du géologue
  • 105. ❑Concevoir le plan d’exécution de façon à minimiser les impacts sur l’environnement ❑Fournir les informations suivantes : ▪Profondeur de chaque sondage ▪Épaisseur de dépôts meubles à chaque site ▪Balisage des nouveaux chemins à faire ▪Utilisation (ou non) de matériel de stabilisation des forages (manchon aléseur, carottiers spéciaux, etc.) IV – LES SONDAGES CAROTTES Rôle du géologue
  • 106. ▪Établissement de l’horaire de travail ▪Lieu de livraison des boîtes de carottes ▪Contrôle ou non des déviations ▪Fréquence et type de tests d’orientation ▪Probabilité de télescopage (ex. passer de NQ à BQ) ▪Coordonnées des intervenants (téléphones à la foreuse, au bureau, au domicile,...) IV – LES SONDAGES CAROTTES Rôle du géologue
  • 107. ❑Lors de l’exécution des sondages : ▪Orienter le départ du trou ▪Assurer une visite quotidienne au site de forage ▪Prendre la décision d'arrêter ou de continuer un trou ▪Relever l'orientation exacte du trou afin de faire les sections géologiques le plus précisément possible ▪Récupération des carottes ▪Mesures de déviations et tests d’orientation des carottes lorsqu’on atteint la roche saine IV – LES SONDAGES CAROTTES Rôle du géologue
  • 108. ▪Découpage métrique des carottes et de façon ascendante (ou le recalage) ▪Calcul également des paramètres géotechniques (taux de récupération, RQD etc.) ▪Faire la description et l'étude des carottes (Logging des carottes) ▪Faire les mesures de magnétisme, XRF, etc… ▪Etablir le plan d’échantillonnage des carottes ▪Faire scier les carottes et préparer les échantillons pour analyse IV – LES SONDAGES CAROTTES Rôle du géologue
  • 109. Les trous de forage peuvent dévier de leur position d'entrée en direction et en inclinaison. Pour les forages au diamant, généralement cette déviation s’effectue vers le haut et vers la droite. Cette déviation dépend de plusieurs facteurs que sont:- ❑Paramètres de forages ▪Diamètre du trou (les plus larges dévient moins) ▪Longueur du trou (des trous courts dévient moins) ▪Inclinaison du trou (forages verticaux dévient moins) IV – LES SONDAGES CAROTTES Déviation des trous de forage
  • 110. ❑Equipement utilisé ▪Condition et type de foreuse ▪Caractéristiques et conditions du train de tiges (par exemple, l’utilisation de tiges plus petites que le trou de forage favorise les déviations) ▪Raccords de tiges ▪Type et condition de la couronne (couronne usée augmente les déviations) IV – LES SONDAGES CAROTTES Déviation des trous de forage
  • 111. ❑Paramètres fixés par les opérateurs ▪Poussée et torque (déviations augmentent avec la poussée dans des roches molles) ▪Vitesse de rotation (déviations augmentent avec la vitesse de rotation, surtout dans des roches molles) ▪Taux de pénétration (roches molles /roches dures: déviation augmente avec l’écart par rapport au taux critique de pénétration pour la roche considérée). ▪Fluide d’évacuation des débris IV – LES SONDAGES CAROTTES Déviation des trous de forage
  • 112. ❑Caractéristiques de la roche ▪Structure (joints, failles, surtout pour les roches dures). ▪Résistance (les roches molles occasionnent de plus grandes déviations que les roches dures). ▪ Variations de résistance (anisotropie de la roche), épaisseurs des lits (les déviations sont plus grandes pour des lits minces). ▪Cohésion des lits entre eux (des lits moins cohésifs entraînent de plus grandes déviations). ▪Ouverture et remplissage des joints. IV – LES SONDAGES CAROTTES Déviation des trous de forage
  • 113. ❑ Opérateurs de la foreuse ▪Formation - expérience - habileté, soin, etc. ❑ Singh (1998) classifie les déviations observées en 3 grands types : ▪ Déviations graduelles: liées habituellement aux conditions géologiques. ▪ Déviations brusques: causées soit par le changement brusque des propriétés des roches ou de la poussée exercée. ▪ Déviations aléatoires: causées par des variations complexes de la géologie et des paramètres d’opération. IV – LES SONDAGES CAROTTES Déviation des trous de forage
  • 114. IV – LES SONDAGES CAROTTES Déviation des trous de forage Profile of Drill Hole with Changing Dip Hypothetical Vertical Hole
  • 115. ❑Il est parfois nécessaire de connaitre la trajectoire suivie par le forage par rapport à l’axe d’origine, car un résultat négatif d’un forage peut être du à :- ▪L’absence de cible ▪Une déviation de la trajectoire ❑Pour le relevé de la direction et de l’inclinaison des trous, on retrouve certains instruments prenant une ou quelques mesures discrètes le long du forage (test acide, tropari, caméra Sperry-Sun), et d’autres qui permettent un arpentage en quasi- continu (Maxibor, sondes magnétiques):- IV – LES SONDAGES CAROTTES Déviation des trous de forage
  • 116. ▪ Méthodes discrètes : ➢ Clinomètre HF: Le clinomètre à acide fluorhydrique (HF) mesure le pendage, mais non l'azimut du trou. ➢ Le Tropari ou Pajari, instrument qui permet la mesure du pendage et de la direction du trou, de 0° à 360°, mais dans les roches non magnétiques puisqu'il s'agit d'une boussole montée dans un boîtier hémisphérique. ➢ Les systèmes Sperry-Sun ou Eastman (caméra photographiant boussole et clinomètre). IV – LES SONDAGES CAROTTES Déviation des trous de forage
  • 117. ▪ Méthodes de mesure en quasi-continu: Parmi ces instruments, notons: ➢ Reflex Maxibor : c’est un long tube flexible dans lequel sont tracés, à 3 m d'intervalle, 3 anneaux réfléchissants. Une caméra photographie ces 3 anneaux dont la position relative reportée sur un canevas spécial donne la progression des déviations et les coordonnées x, y et z, des points de mesure. IV – LES SONDAGES CAROTTES Déviation des trous de forage
  • 118. Exemple numérique IV – LES SONDAGES CAROTTES Déviation des trous de forage L'instrument mesure en continu la déviation du trou à une précision de 10 cm dans 100 m. Les mesures de Reflex permettront donc de contrôler l’azimut et l’angle d’inclinaison du forage ainsi que d'autres paramètres du trou en fonction de la profondeur programmée.
  • 119. ➢ Les sondes magnétiques (ex. Reflex EMS) ; ces sondes mesurent les 3 composantes du champ magnétique et, sous hypothèse d’un champ magnétique constant, calculent l’orientation de la sonde et donc du trou. De brusques variations du champ magnétique enregistré par la sonde permettent de détecter la présence d’un champ secondaire et donc d’identifier les zones où l’orientation de la sonde ne peut être calculée précisément. IV – LES SONDAGES CAROTTES Déviation des trous de forage
  • 120. ❑ Construction graphique des sections des sondages Parmi les méthodes disponibles, mentionnons : ▪ Supposer l’attitude du sondage constante entre deux mesures, du point A au point B, on utilise la mesure effectuée en A ▪ Faire la moyenne des attitudes en 2 points de mesure consécutifs et l’appliquer pour le segment défini par les 2 points de mesure ▪ Appliquer l’attitude en 1 point de mesure jusqu’à mi-chemin avec le point de mesure voisin ▪ Supposer un changement graduel (linéaire) entre les attitudes obtenues en 2 points de mesure NB: la dernière méthode demande un ordinateur IV – LES SONDAGES CAROTTES Déviation des trous de forage
  • 121. ❑ Déflection (Wedging): Si un forage accuse une trop forte déviation qui risque de faire manquer la cible visée, le foreur peut placer un coin dans le trou pour corriger la trajectoire. Le coin peut aussi être utilisé pour viser plusieurs cibles à partir du même trou. ▪ Différents types de coins existent pour des fonctions particulières et certains coins recouvrables permettent de continuer le trou principal après que le trou dévié est terminé (pour plus de détails, voir Cumming, p. 320-327 et Gagné et al., p. 9.17 - 9.19) IV – LES SONDAGES CAROTTES Déviation des trous de forage
  • 122. IV – LES SONDAGES CAROTTES Déviation des trous de forage ▪ Les figures ci-après montrent la pose du coin (Thompson arc-cutter) pour diverses utilisations, comme le forage d'une anomalie, sous un lac, ou d'une veine verticale à différents niveaux.
  • 123. ❑En plus de mesurer l'orientation et le pendage d'un trou, il peut être utile de connaître la position de la carotte dans le trou pour des études de structure et de stratigraphie. ❑On procède donc à l’orientation des carottes et le sondage est dit orienté. IV – LES SONDAGES CAROTTES Orientation des Carottes
  • 124. ❑Le BRGM a conçu l'orienteur de carottes BTV 20°-160° à cette fin. L'orienteur est descendu au fond du trou entre les passes; Il est constitué d'un ensemble de petites tiges qui, en coulissant l'une sur l'autre, prennent l'empreinte du fond du trou et permettent de tracer l'axe inférieur de la carotte après sa sortie du carottier. ❑Plusieurs autres instruments fonctionnant sur des principes similaires ont été conçus :- IV – LES SONDAGES CAROTTES Orientation des Carottes
  • 125. ❑Méthode de la pointe On laisse tomber une pointe dans le trou de sondage qui doit normalement laisser un impact sur la partie inférieure de la surface de la carotte pour que ce test soit jugé positif. Le test est négatif s’il y a plusieurs impacts, ou si l’impact est invisible, ou encore si l’impact se situe sur la partie centrale de la surface de la carotte. IV – LES SONDAGES CAROTTES Orientation des Carottes
  • 126. ❑Méthode DEVICOR On place un appareil appelé DEVICOR dans la tige contenant le carottier, et cet appareil laisse un point visible sur l’extrémité de la carotte. Ainsi à chaque sortie de la tige, le géologue marque un trait sur l’extrémité de la carotte, et ce trait est le prolongement du point visible du DEVICOR. IV – LES SONDAGES CAROTTES Orientation des Carottes
  • 127. ❑Méthode de l’ACE Une fois l’appareil armé pour prendre une orientation au chronomètre, le dispositif est vissé sur le carottier et l’ACE fait l’orientation de la carotte au fond du trou. Un carottier contenant l’ACE IV – LES SONDAGES CAROTTES Orientation des Carottes
  • 128. IV – LES SONDAGES CAROTTES Orientation des Carottes Prise d'empreinte du fond du trou par l'orienteur de carottes BTV 20° - 160°
  • 129. ❑Lorsque le test est positif, on procède par tracer le prolongement de la ligne de référence qui passe par l’axe de la carotte; puis on trace cette ligne sur tout le long du corps de la carotte toujours au marqueur noir à l’aide d’une règle métrique. ❑L’axe de la carotte ou ligne de l’axe de la carotte est la ligne imaginaire passant par le centre de la carotte cylindrique. IV – LES SONDAGES CAROTTES Orientation des Carottes
  • 130. IV – LES SONDAGES CAROTTES Orientation des Carottes
  • 131. ❑Le traçage de la ligne d’orientation de la carotte peut se faire sur des barres de fer, et cette activité est exécutée soit sur le terrain ou à la carothèque. IV – LES SONDAGES CAROTTES Orientation des Carottes
  • 132. ❑La carotte est l'image fidèle du terrain traversé, l'échantillon est donc très précieux et doit être traité avec beaucoup de soin. IV – LES SONDAGES CAROTTES Récupération de la carotte
  • 133. ❑ Pour une bonne récupération de carotte, Il faut:- ▪ Embaucher des foreurs expérimentés ▪ Si les trous doivent être longs, ou la roche de mauvaise qualité, choisir un fort diamètre pour avoir la possibilité de diminuer en cours de forage. Plus le diamètre est gros, meilleure est la récupération. IV – LES SONDAGES CAROTTES Récupération de la carotte
  • 134. ▪ Le foreur doit surveiller la pression exercée sur la foreuse, la vitesse de rotation, le débit et la nature du fluide. ▪ A l'approche du minerai, il faut diminuer la longueur des passes pour éviter la perte de carottes par usure (fragments coincés). ▪ En cas de perte de carotte, demander au foreur de recueillir les boues du passage dans le minerai. IV – LES SONDAGES CAROTTES Récupération de la carotte
  • 135. ❑Dans les terrains difficiles (friables), des additifs techniques destinés à faciliter la foration, la récupération des débris et imperméabiliser les terrains sont souvent ajoutés à l’eau et utiliser comme une boue légère à la place de l'eau (eau + argile, bentonite, gel) et qui assure la remontée des débris plus gros et dépose un film protecteur qui consolide les parois. ❑On peut aussi utiliser un tube carottier à paroi triple qui empêche le contact de l’eau avec la carotte à la base du sondage. IV – LES SONDAGES CAROTTES Récupération de la carotte
  • 136. ❑Le sondage carotté commence généralement avec une tige de 1 ou 1.5 mètre de longueur pour récupérer l’échantillon à la surface du sol. ❑Puis avec des tiges en HQ de 1.5m dans la latérite, la saprolite ou la roche altérée. ❑Des tiges plus longues en NQ de 3m sont utilisées dans la roche moins altérée et fraîche car là les pertes sont minimes. IV – LES SONDAGES CAROTTES Récupération de la carotte
  • 137. ❑Lorsque la carotte sort, elle se trouve dans un tube intérieur appelé carottier localisé dans la tige de départ ou tige principale située juste après la couronne. ❑Lorsque le carottier est plein, la foration est arrêtée et un dispositif du nom de Overshot (tête conique d’accrochage) relié à un treuil à câble est introduit dans le trou à l’intérieur du train de tiges pour repêcher le carottier. IV – LES SONDAGES CAROTTES Récupération de la carotte
  • 138. ❑Le foreur fait sortir le carottier pour récupérer les carottes afin qu’on puisse les laver, ranger dans les boites et continuer les travaux qui vont comporter les étapes suivantes : Rangement des carottes - Recalage des carottes - Prise de photos - Traçage de lignes d’orientation - Mesures géotechniques (taux de récupération, RQD etc.) - Description et Etude des carottes (Logging) - Mesures de structures - Mesures de Mag-Sus, XRF - Echantillonnage IV – LES SONDAGES CAROTTES Récupération de la carotte
  • 139. ❑Les carottes sont placées par le foreur dans des boîtes rainurées spécialement conçues à cette fin, et chacune des boites peut contenir cinq rangées ❑Il est très important pour le géologue de bien s'entendre avec ses foreurs sur la façon de disposer les carottes dans les boîtes. ❑La méthode la plus courante consiste à les disposer selon l’ordre normal de lecture. Exemple: 0 >>>>> 1m 1 >>>>> 2m 2 >>>>> 3m IV – LES SONDAGES CAROTTES Rangement des carottes
  • 140. ❑Chaque passe de 3m de longueur occupe trois rangées de la boîte (cas de 1m de longueur par rangée). ❑Lorsque des sections de carottes ne sont pas récupérées, il faut placer des baguettes (préparées à l'avance) ou des bouts de branche à la place. ❑La lecture doit toujours donner la distance précise du collet du trou. IV – LES SONDAGES CAROTTES Rangement des carottes
  • 141. ❑Rangement des carottes et étiquetage des boîtes est la responsabilité du foreur, mais le géologue doit s'assurer que les indications dans le bout des boîtes sont rigoureusement fidèles à la réalité. ❑La moindre erreur de disposition des carottes ou d'identification des boîtes risque de compromettre la pertinence de l'information recherchée. IV – LES SONDAGES CAROTTES Rangement des carottes
  • 142. ❑ Le recalage des carottes est la première opération effectuée à la carothèque avant la prise des photos de carottes. Le recalage consiste au découpage métrique des carottes et de façon ascendante. Cela se fait à l’aide d’un mètre ruban de 3m ou 5m ou en se servant de la règle métrique plastique jaune d’un mètre et consiste à annoter sur les boites de façon métrique ascendante les profondeurs correspondantes aux carottes en conciliant les pertes et excès s’il y en a. IV – LES SONDAGES CAROTTES Rangement des carottes
  • 143. ❑ Le recalage se fait de telle sorte que les excès compensent autant que possible les déficits en déplaçant les taquets qui doivent l’être et effectuer les corrections au niveau des extrémités de boites. IV – LES SONDAGES CAROTTES Rangement des carottes
  • 144. ❑L'étiquette sur la boite de carottes doit porter le numéro du trou, le numéro de la boite et la profondeur couverte à partir du collet . IV – LES SONDAGES CAROTTES Rangement des carottes
  • 145. ❑ Photographie des Carottes : la prise de photo se fait à l’aide d’un appareil numérique, en écrivant le nom du trou foré sur un morceau de contre plaqué ou une ardoise avec les numéro et côtes des boites. IV – LES SONDAGES CAROTTES Rangement des carottes
  • 146. ❑Le taux de récupération de carotte est défini comme étant le rapport entre la longueur de la carotte récupérée et la longueur de la passe réellement forée. ❑Pour l’évaluer, on utilise un ruban de 5 mètres afin de mesurer la longueur totale des carottes forées dans une passe de 3 mètres. Ensuite on fait le rapport entre la longueur mesurée et la longueur réelle de la passe forée qui est de 3 mètres, puis on multiplie par 100 pour avoir le résultat en %. IV – LES SONDAGES CAROTTES Paramètre Géotechnique : Taux de Récupération
  • 147. ❑Evaluation du taux de récupération ▪Le taux de récupération est : carotte recouvrée / longueur totale forée Exemple: 114 cm / 130 cm Taux = 87% ▪NB: on vise toujours un taux de récupération de 100% ❑Le taux de récupération est un paramètre qui permet de localiser le passage de couches facilement lessivables lors du forage. IV – LES SONDAGES CAROTTES Mesure Géotechnique : Taux de Récupération
  • 148. Ex. Résultats du taux de récupération de carotte interval Core Recovery Depth From Depth To Run Length Recovery core Percent Recovery (m) (m) (m) (m) (%) 0 3 3 2,2 73,3 3 6 3 2,8 93,33 6 9 3 2,74 91,33 9 12 3 3 100 12 15 3 2,87 95,66 15 18 3 3 100 18 21 3 2,88 96 21 24 3 3 100 24 27 3 2,64 88 27 30 3 3 100 30 33 3 2,72 90,66 33 36 3 2,9 96,66 36 39 3 2,76 92 39 42 3 2,65 88,33 42 45 3 2,81 93,66 45 48 3 3 100 48 51 3 3 100 51 54 3 2,64 88 54 57 3 2 66,66 57 60 3 2,82 94 60 63 3 3 100 63 66 3 2,95 98,33 IV – LES SONDAGES CAROTTES Mesure Géotechnique : Taux de Récupération
  • 149. ❑La RQD (Désignation de la Qualité de la Roche) est une mesure très utilisée pour évaluer rapidement les propriétés géomécaniques d’un massif rocheux. ❑Elle est le plus fréquemment déterminée en mesurant le pourcentage de récupération de morceaux de carotte de forage dont la longueur est supérieure à 10 cm, à l’aide d’un mètre ruban de 3m ou 5m. ❑Les échantillons de forage qui ne sont pas durs ou en bon état ne doivent pas être pris en compte, même s'ils ont 10 cm de longueur. IV – LES SONDAGES CAROTTES Mesure Géotechnique : RQD (Rock Quality Designation)
  • 150. ❑La RQD est le principal indicateur de zones rocheuses de mauvaise qualité. ❑L'indice RQD est défini comme étant le quotient de: « RQD = (Somme de L > 10) / Ltot * 100 % » Où, (Somme de L > 10) = somme de la longueur des échantillons de forage supérieurs à 10cm ; et Ltot = longueur totale du forage IV – LES SONDAGES CAROTTES Mesure Géotechnique : RQD (Rock Quality Designation)
  • 151. IV – LES SONDAGES CAROTTES Mesure Géotechnique : RQD (Rock Quality Designation)
  • 152. ❑Classification de la qualité de la masse rocheuse à partir de la RQD: ▪< 25 % très mauvaise ▪25-50 % mauvaise ▪50-75 % passable ▪75-90 % bonne ▪90-100 % excellente IV – LES SONDAGES CAROTTES Mesure Géotechnique : RQD (Rock Quality Designation)
  • 153. Ex. Résultats du taux RQD de sondage Depth From Depth To Run Length Measured Core Percent R.Q.D (m) (m) (m) (m) (%) 0 3 3 0 0 3 6 3 0 0 6 9 3 0 0 9 12 3 0 0 12 15 3 0 0 15 18 3 0 0 18 21 3 0,31 10,33 21 24 3 0,53 17,66 24 27 3 0,24 8 27 30 3 0,76 25,33 30 33 3 1,27 42,33 33 36 3 0,46 15,33 36 39 3 2,42 80,66 39 42 3 2,29 76,33 42 45 3 2,4 80 45 48 3 2,11 70,33 48 51 3 2,67 89 51 54 3 2,39 79,66 54 57 3 2,38 79,33 57 60 3 2,33 77,66 60 63 3 2,64 88 63 66 3 2,25 75 66 69 3 2,8 93,33 69 72 3 2,53 84,33 72 75 3 2,24 74,66 IV – LES SONDAGES CAROTTES Mesure Géotechnique : RQD (Rock Quality Designation)
  • 154. IV – LES SONDAGES CAROTTES Mesure Géotechnique : Fréquence de Fractures ❑Cette opération consiste à identifier les fractures naturelles puis à les compter; cela se fait généralement par passe forée de 3m en utilisant les quelques critères d’identification des fractures naturelles tels que : ▪Surface de cassure lisse ▪Présence de stries ▪Présence d’élément de remplissage
  • 155. IV – LES SONDAGES CAROTTES Mesure Géotechnique : Fréquence de Fractures ❑Un nombre de fréquence de fractures de plus de 10 par passe forée indique un mauvais terrain ❑ Un nombre de moins de 5 indiquera un meilleur terrain car moins fracturé
  • 156. Ex. Résultats de fréquence de fractures de sondage interval fractures per Metre comments Depth Depth Open Weakly Strongly Total From(m) To (m) Healed Healed 0 24 0 0 0 0 zone altérée 24 27 0 1 2 3 27 30 20+ zone sévèrement fracturée 30 36 20+ zone sévèrement fracturée (27 à 28,12m; zone altérée) 36 39 0 12 7 19 39 42 5 3 8 16 42 45 4 2 6 12 45 48 1 4 9 14 de 45,7 à 46,1m; zone fortement fracturée (20+) 48 51 2 5 7 14 51 54 2 2 4 8 54 57 7 0 3 10 57 60 3 3 9 15 60 63 1 2 6 9 63 66 0 0 5 5 66 69 0 0 5 5 69 72 0 0 2 2 72 75 0 0 4 4 75 78 1 0 5 6 78 81 1 1 3 5 de 80,4 à 81m; zone fortement fracturée 81 84 0 0 1 1 IV – LES SONDAGES CAROTTES Mesure Géotechnique : Fréquence de Fractures
  • 157. ❑Le géologue mouille avant tout les carottes pour en faire ressortir les contrastes. ❑Il fait ensuite l'étude de toutes les caractéristiques des carottes sur toute la longueur du sondage pour faire le journal de sondage qui doit contenir toutes les informations utiles sur le sondage. IV – LES SONDAGES CAROTTES Description (Logging) de la carotte
  • 158. ❑ Matériel nécessaire pour le logging ▪ Fiche de log ▪ Carnet de notes ▪ Loupe de terrain ▪ Ruban de 5m ▪ Stylo aimanté ▪ Pointe en acier ▪ Acide chlorhydrique dilué ▪ Un code géologique bien défini et adopté pour le logging IV – LES SONDAGES CAROTTES Description (Logging) de la carotte
  • 159. ❑ Le logging géologique se compose du log rapide (quick-log) et du log détaillé Log rapide ou quick-log : Ce log consiste à faire un examen rapide de toute la longueur du sondage dans le but :- ▪ D’identifier les zones où il y a perte de carotte (donc faible récupération) ▪ D’identifier les zones présentant des structures caractéristiques ou comportant des veines et des veinules de quartz et des minéraux d’altération par exemple IV – LES SONDAGES CAROTTES Description (Logging) de la carotte
  • 160. ▪ D’identifier l’interface entre le recouvrement et la limite supérieure de la roche mère ▪ D’identifier la base de la zone d’oxydation totale et de reconnaitre les différents niveaux d’altération ▪ D’identifier la limite supérieure de la roche fraiche ▪ De reconnaitre les différentes types de roches présentes dans le sondage et d’indiquer leur limite IV – LES SONDAGES CAROTTES Description (Logging) de la carotte
  • 161. Log détaillé : ▪ Il consiste à la description détaillée des carottes en fonction de la profondeur. L’examen des carottes se fait à l’aide de la loupe et les informations à décrire en détails vont porter sur la géologie et la structurale, autrement dit : Pétrographie - Déformation (cisaillement, failles, plissement etc..) - Altération - Oxydation - Veines - Minéralisation - Structures IV – LES SONDAGES CAROTTES Description (Logging) de la carotte
  • 162. ▪ La description des roches proprement dit, vise à identifier et décrire les différentes unités lithologiques présentes dans le sondage et pour chaque unité lithologique on indiquera :- ➢ La couleur ➢ Le degré d’altération physique (weathering), d’oxydation etc. ➢ La texture ➢ La granulométrie IV – LES SONDAGES CAROTTES Description (Logging) de la carotte
  • 163. ➢ Les éléments structuraux (litage, plissement, foliation, schistosité, etc. ) ➢ L’intensité et le type de minéraux d’altérations (silicification, chloritisation, taux de quartz, etc.) IV – LES SONDAGES CAROTTES Description (Logging) de la carotte
  • 164. ➢ L’intensité de veines ou veinules de quartz et autres .. ➢ La nature et le pourcentage des sulfures ➢ La côte des unités lithologiques doit être clairement indiquée ➢ La nature et le nom de la roche ➢ La présence de calcite en faisant le test de l’acide chlorhydrique (HCl) à froid sur les carottes ➢ Le magnétisme de la roche à l’aide du stylo aimanté IV – LES SONDAGES CAROTTES Description (Logging) de la carotte
  • 165. ▪ Un log graphique est également établi au cours du logging des carottes et constitue une représentation par des lignes, des figurés ou couleurs des structures géologiques avec les épaisseurs correspondantes des unités lithologiques présentes dans le sondage. IV – LES SONDAGES CAROTTES Description (Logging) de la carotte
  • 166. Exemple de log d’un sondage carotté IV – LES SONDAGES CAROTTES Description (Logging) de la carotte
  • 167. ▪ Tous les détails obtenus à partir des observations faites au cours du logging vont permettre de constituer le Journal de sondage qui est une forme de rapport avec toutes les informations utiles sur le sondage; pour le journal de sondage les compagnies d'exploration ont généralement leurs formulaires particuliers; le tableau suivant en fournit un modèle. IV – LES SONDAGES CAROTTES Description (Logging) de la carotte
  • 168. Ex. Journal de sondage : formulaire contenant tous les paramètres du sondage et détails portant sur la description lithologique et structurale Trou n°: ................................. Dates: début.......................... fin .............................. Coordonnées du collet (X) ........................................ (Y).......................................... Élévation du collet (Z).............................................. Direction ........................................... Inclinaison ....................................... Journal fait par .............................................................. Date ................................... Profondeur Description Ech.N° Intervalle Analyses O - X Tubage (casing) X - Y Roches ...... A-208 ..m x% Cu, Zn.. IV – LES SONDAGES CAROTTES Description (Logging) de la carotte
  • 169. ▪ Le profil géologique du sondage est généralement schématisé selon une section verticale avec en légende les unités lithologiques traversées, présence de structures, minéralisation etc. IV – LES SONDAGES CAROTTES Description (Logging) de la carotte Légende Argile Gabbro brechifié Gabbro Micro Gabbro Sulfure de nickel (pentlandite) Xénolite Fente de tension Sulfure (pyrite) Ex. de profil géologique d’un sondage carotté
  • 170. ❑ Les mesures de structures se font sur les carottes orientées à l’aide du douglas qui est un rapporteur doublé d’équerre (angles alpha et gamma) ou un goniomètre (angle beta); les résultats de ces mesures sont donc des angles qui sont exprimés en degré. ❑La mesure de gamma est possible que s’il y a présence de linéations. IV – LES SONDAGES CAROTTES Mesure de Structures sur Carottes
  • 171. IV – LES SONDAGES CAROTTES Mesure de Structures sur Carottes
  • 172. Ex. mesure de l’angle «alpha» d’une fracture ouverte à l’aide du douglas Goniomètre IV – LES SONDAGES CAROTTES Mesure de Structures sur Carottes
  • 173. Rocket launcher ❑ La méthode « Rocket Launcher » permet également de faire des mesures de structures sur les carottes orientées. IV – LES SONDAGES CAROTTES Mesure de Structures sur Carottes
  • 174. IV – LES SONDAGES CAROTTES Mesure de Structures sur Carottes Ex. Plan de sondages avec les diagrammes stereonets des structures mesurées sur les carottes
  • 175. IV – LES SONDAGES CAROTTES Autres Mesures : Analyse XRF (X-Ray Fluorescence) ❑ L’analyse XRF ou SFX (Spectrométrie de Fluorescence des rayons X) est une technique d’analyse chimique utilisant une propriété physique de la matière; la fluorescence des rayons X. ❑ Lorsque l’on bombarde de la matière avec des rayons X, la matière réémet de l’énergie sous la forme, entre autres de rayon X ; c’est la fluorescence X ou émission secondaire de rayons X.
  • 176. IV – LES SONDAGES CAROTTES Autres Mesures : Analyse XRF (X-Ray Fluorescence) ❑ Le spectre de rayon X émis par la matière est caractéristique de la composition de l’échantillon, en analysant ce spectre on peut en déduire les concentrations massiques en éléments. ❑ En somme elle est une méthode classique pour déterminer les éléments majeurs et mineurs ainsi que certains éléments en trace.
  • 177. IV – LES SONDAGES CAROTTES Autres Mesures : Analyse XRF (X-Ray Fluorescence) ❑ Comme avantage de l’analyse XRF : ▪ C’est un appareil petit et compact ▪ Nécessite un entretien minimal ▪ Faible consommation électrique ▪ Permet l’analyse d’un grand nombre d’éléments ▪ Analyse rapide
  • 178. IV – LES SONDAGES CAROTTES Autres Mesures : Analyse XRF (X-Ray Fluorescence) ❑ Limites de XRF ▪ Puisque les mesures XRF reposent sur la quantité, il y’a des limites sur les mesures. La limite quantitative normale est de 10 à 20 ppm, généralement les particules minimales sont requises pour une lecture précise. ▪ Le XRF ne peut pas non plus être utilisé pour déterminer la teneur en béryllium, ce qui constitue un inconvénient pour les alliages ou d’autres matériaux pouvant contenir du béryllium.
  • 179. ❑Le Kappamètre est un appareil muni d’un capteur de champ magnétique permettant de mesurer la susceptibilité magnétique (Mag Sus) de la roche. La susceptibilité magnétique, étant la faculté d’un matériau à s’aimanter sous l’action d’une excitation magnétique, elle est fonction de la nature des minéraux constituant la roche, de leur concentration et de leur taille. IV – LES SONDAGES CAROTTES Autres Mesures : Mag Sus (Magnetic Susceptibility)
  • 180. ❑ Pour mesurer le magnétisme, on centre le Kappamètre en un endroit précis sur le corps de la carotte puis on presse sur le bouton et on lâche; cette opération est faite au minimum 2 fois au même endroit pour avoir au moins deux résultats et l’on calcule la moyenne qui sera utilisée. IV – LES SONDAGES CAROTTES Autres Mesures : Mag Sus (Magnetic Susceptibility)
  • 181. Ex. Mesure de Mag Sus avec le Kappamètre IV – LES SONDAGES CAROTTES Autres Mesures : Mag Sus (Magnetic Susceptibility)
  • 182. ❑ Le Kappamètre donne des résultats précis de susceptibilité en chiffre par rapport au stylo aimanté qui donne une susceptibilité non précise. ❑ On distingue les minéraux : ▪ Diamagnétiques qui ont une réponse négative ▪ Paramagnétiques qui ont une susceptibilité positive faible ▪ Ferrimagnétiques qui ont une susceptibilité élevée. IV – LES SONDAGES CAROTTES Autres Mesures : Mag Sus (Magnetic Susceptibility)
  • 183. ❑ Comme avantage de mesures de Mag Sus: ▪ C’est un appareil petit et compact ▪ Facilité de mise en œuvre ▪ Préparation simple des échantillons ▪ Rapidité des mesures ❑ Comme inconvénients, les mesures Mag Sus peuvent être perturbées à proximité d’infrastructures métalliques. IV – LES SONDAGES CAROTTES Autres Mesures : Mag Sus (Magnetic Susceptibility)
  • 184. ❑L’élaboration du plan d'échantillonnage s’exécute en prenant comme support la description (logging) des carottes reportée sur une fiche. Le découpage se fait à l’intérieur des côtes mentionnées sur la fiche c'est-à-dire que ses côtes doivent être des contacts dans ce découpage. ❑Le plan d'échantillonnage peut être de manière séquentielle selon les zonations lithologiques ou les structures, ou de manière uniforme c'est-à- dire métrique. IV – LES SONDAGES CAROTTES Plan d’échantillonnage
  • 185. ❑Pour effectuer le découpage, on prend les fiches de description et ensuite on fait étaler les carottes; on effectue leurs subdivisions selon les contacts lithologiques ou structuraux d’une côte à l’autre et on mesure leurs longueurs. ❑L’ensemble des subdivisions faites pendant le découpage constitue le plan d’échantillonnage qui peut être reporté sur des feuilles ou dans un cahier. IV – LES SONDAGES CAROTTES Plan d’échantillonnage
  • 186. ❑On prépare les carnets d’échantillonnage en y insérant les échantillons contrôles et leurs attribuer des numéros de ticket dans les carnets. Les contrôles utilisés en sondage DDH sont des blancs de carotte et des standards certifiés (Ex. OXI54, OXE56, SK33). ❑Enfin on recopie à l’intérieur des carnets le plan d’échantillonnage qu’on a fait en n’oubliant pas d’y ajouter les mesures de longueurs trouvées. ❑On écrit au marqueur rouge les numéros de ticket sur des taquets avant d’envoyer les carottes à la scie. IV – LES SONDAGES CAROTTES Plan d’échantillonnage
  • 187. ❑La carotte est sciée en 2 parties égales d’un point de vue géologique suivant la longueur: ▪ Une moitié → Témoin → Etudes minéralogiques ▪ Une moitié pour analyse ↓ –Fragmentée ↓ –Réduite IV – LES SONDAGES CAROTTES Sciage des Carottes
  • 188. IV – LES SONDAGES CAROTTES Sciage des Carottes
  • 189. ❑Après avoir scié les carottes, on passe à l’échantillonnage proprement dit des carottes; le principe de cet échantillonnage comprend 3 phases qui sont :- ▪Prélèvement des échantillons ▪Conditionnement des échantillons ▪Etablissement du bon d’envoi des échantillons IV – LES SONDAGES CAROTTES Echantillonnage des Carottes
  • 190. Prélèvement des échantillons ▪Il faut au préalable préparer les sachets plastiques d’échantillonnage qui consiste à écrire au marqueur noir sur chaque sachet le numéro de ticket du carnet; ce numéro de ticket sera ensuite agrafé au sachet qui va contenir l’échantillon prélevé. ▪Principe : Le prélèvement de l’échantillon se fait sur l’une des moitiés de la carotte obtenue après sciage, et de manière constante sur la même moitié tout au long du trou. IV – LES SONDAGES CAROTTES Echantillonnage des Carottes
  • 191. ▪La suite du prélèvement va consister à mettre l’une des 2 parties de la carotte dans le sachet plastique d’échantillonnage puis à l’agrafer avec le ticket de carnet correspondant en suivant le plan d’échantillonnage à travers les taquets dans les boites où sont déjà écrits les numéros de ticket au marqueur rouge (à défaut au stylo à bille rouge). IV – LES SONDAGES CAROTTES Echantillonnage des Carottes
  • 192. Conditionnement des échantillons ▪ Phase qui consiste à suivre l’ordre préétabli dans les carnets préparés et les échantillons sont mis par lot de dix (numéros consécutifs) y compris l’échantillon contrôle et rangés dans un sac en jute sur lequel est écrit le code (type DDH) suivi du numéro du sac, les numéros du premier et du dernier échantillon ainsi que le nombre d’échantillons qu’il contient. ▪ Principe: En sondage DDH, l’échantillonnage se fait uniquement par trou c'est-à-dire que les échantillons de deux trous ne doivent jamais être mis dans un même sac en jute. IV – LES SONDAGES CAROTTES Echantillonnage des Carottes
  • 193. Etablissement du bon d’envoi ▪ Cette dernière étape consiste à établir le bon d’envoi des échantillons au laboratoire pour les analyses. Ce bon d'envoi comporte 3 feuilles de couleurs différentes (blanche, rose et jaune). ▪ NB: L’établissement du bon d’envoi d’échantillons de carotte est identique à celui d’échantillons de tranchée, RAB, Air Core et RC sauf qu’il faut y préciser le type (code = DDH). IV – LES SONDAGES CAROTTES Echantillonnage des Carottes
  • 194. IV – LES SONDAGES CAROTTES Echantillonnage des Carottes
  • 195. ❑On désigne par diagraphie tout enregistrement continu des variations, en fonction de la profondeur, d'une caractéristique donnée des formations traversées par un sondage. ❑Les diagraphies des trous sont réalisées à partir de sondes géophysiques qui peuvent être descendus dans les trous de sondage et mesurer les propriétés physiques des roches traversées le long du trou. IV – LES SONDAGES CAROTTES Diagraphie des trous de sondages
  • 196. IV – LES SONDAGES CAROTTES Diagraphie des trous de sondages
  • 197. TP : Comparaison des techniques de sondages Ex. Carottage vs Circulation Inverse (Source : technidrill.com)
  • 198. Exercice A ▪ Présenter sous forme de tableau les différents types de sondages en précisant leur application, leur dispositif, les inconvénients et les avantages. ▪ Montrer en quoi est-ce que le sondage RC diffère du sondage RAB. TP : Techniques de sondages
  • 199. Exercice B ▪ On veut faire le recouvrement de notre prospect avec la technique de sondage, appliquée au regolith. Pour ce fait, tous les points de forage ont une profondeur de 40 mètres, l’inclinaison est de 60° et l’azimut est de Nm110°. ▪ Quelle est la technique de sondage appropriée ? ▪ Calculer la distance qui sépare les points successifs pour effectuer le recouvrement de la zone. ▪ Quelle est la profondeur verticale atteinte par le sondage TP : Techniques de sondages
  • 200. ❑Réalisation du plan des sondages : le plan des sondages est une carte représentant l’organisation dans l’espace des différents points de sondages, leur direction et aussi la profondeur. ❑Réalisation de section des sondages : la section est une représentation d’une coupe de sondage pouvant mettre en exerce la géologie, les éléments structuraux, la minéralogie, etc. … TP : Etablissement de Plan et Sections de Sondages
  • 201. ❑La réalisation de plan et sections de sondages par les programmes informatiques tel que le logiciel MapInfo Discover commence par importer des fichiers Excel sur le logiciel. ❑Ces fichiers de données (header ou collar, survey, geology, mineralisation..) deviendront des tables reconnaissables par le logiciel. TP : Etablissement de Plan et Sections de Sondages
  • 202. Ex. Fichier Header contenant les données sur les paramètres des sondages Ex. Fichier Geology qui comporte les types de lithologie observés pendant la description des roches Ex. Fichier Survey pour la trajectoire des sondages selon leur azimut et inclinaison de départ ou s’il ya eu des déviations lors de la foration TP : Etablissement de Plan et Sections de Sondages
  • 203. TP : Etablissement de Plan et Sections de Sondages Ex. Section de sondage montrant la lithologie, la minéralisation et les valeurs géochimiques du nickel de mesure XRF sur les carottes Légende
  • 204. TP : Etablissement de Plan et Sections de Sondages Echelle 37
  • 205. TP : Etablissement de Plan et Sections de Sondages 10 m 5 m
  • 206. ❑L’interprétation des résultats se fait sur la base de sections en incluant les renseignements sur:- ▪ Les conditions de travail ▪ La géologie et la minéralisation ▪ Les résultats d’analyses TP : Interprétation des Résultats de Sondages
  • 207. TP : Interprétation des Résultats de Sondages
  • 208. TP : Interprétation des Résultats de Sondages
  • 209. Plan View of Drill Locations on Ground Magnetic Image Showing NE-SW Mineralisation Trend Drill Section B-B1 Ex. Interprétation de section de sondages TP : Interprétation des Résultats de Sondages
  • 210.
  • 211. Un sondage va s’effectuer selon plusieurs étapes que sont : ❑ L’aménagement de la plateforme de sondage ❑ Le sondage ou forage ❑ La réhabilitation de la plateforme de sondage V. REALISATION DE SONDAGES
  • 212. PLATEFORME DE SONDAGE ❑ Une plateforme est aménagée en fonction des terrains pour chaque sondage. Elle permet l’installation du matériel nécessaire (foreuse, tiges de forage carottier, pompe, bacs de décantation, etc.) ❑ L’aménagement de la plateforme de sondage nécessite d'abord:- ▪ L’implantation des points de sondages: Paramètres du sondage en coordonnées grille ou GPS, azimut, inclinaison et profondeur planifiée V. REALISATION DE SONDAGES
  • 213. ▪ Vérification sur site des risques potentiels (lignes électriques, conduites de gaz, passages de câbles ou fibres) ▪ Moyens matériels du prospecteur : Matériels d’orientation (cartes de base topographique, géologique, Boussole, récepteur GPS); Matériels de sécurité (chaussures de sécurité, lunettes de sécurité, gants); Autres matériels (marteau ou masse, barre à mine, carnets de terrain, stylos ou crayons) ▪ Moyens humains : Constituer une équipe d’au plus 08 ouvriers V. REALISATION DE SONDAGES
  • 214. ❑ La plateforme s’inscrit dans un aménagement respectueux de la mise en sécurité des personnels et de l’environnement. ❑ Au-delà de 5° de pente naturelle, la plateforme nécessitera un terrassement afin d’assurer l’horizontalité nécessaire au bon fonctionnement de la foreuse et la sécurité du personnel. V. REALISATION DE SONDAGES
  • 215. ❑ La plateforme horizontale peut occuper entre 200 et 400 m². La terre végétale est alors soigneusement décapée et stockée. ❑ La plateforme est matérialisée et délimitée par des barrières ou des rubans accompagnés d’une signalisation adaptée pour en interdire l’accès à toute personne étrangère au chantier. V. REALISATION DE SONDAGES
  • 216. Schéma de principe d’une plateforme de sondage carotté (Source : COMINOR-La Mancha). V. REALISATION DE SONDAGES
  • 217. ❑ L’eau ressortant du forage est chargée en particules minérales sableuses ou argileuses. Elle est parfois adjointe de produits de forage ou de floculation. Elle est alors conduite dans des bacs de décantation situés sur la plateforme de sondage ou elle décante et est remise dans le circuit de foration afin de limiter la consommation et le transport d’eau extérieure au site. ❑ Lorsqu’ils sont vraiment inexistants, des pistes d’accès sommaires à la plateforme seront créées en concertation avec les locataires ou propriétaires des lieux. V. REALISATION DE SONDAGES
  • 218. Réalisation d’un sondage en mine à ciel ouvert, Mine d’Ity Cominor (Cliché : Pol Urien, BRGM). V. REALISATION DE SONDAGES
  • 219. Haut: Aménagement d’une plateforme de sondage carotté avec signalétique d’accès et de sécurité (Exploration IAMGold à Essakane). Bas: Aménagement d’une plateforme de sondage carotté pour le poste de nuit (Exploration Cominor Mine d’Ity). Clichés : Pol Urien, BRGM. V. REALISATION DE SONDAGES
  • 220. SONDAGE (FORAGE) ❑ En plus de la machine de foration, la réalisation d’un sondage ou forage nécessite un équipement spécifique qui varie selon la technique choisie (voir détails sur appareils destructifs et carottage). ❑ La conduite d’une campagne de sondage fait intervenir des personnels d’un prestataire foreur et de la compagnie minière; la composition des équipes varient selon la technique choisie. V. REALISATION DE SONDAGES
  • 221. Sondeuse carottée à chenille V. REALISATION DE SONDAGES
  • 222. ❑ Notion de campagne de sondage ▪ En général une exploration minière aboutit à des phases de sondage après les étapes d’exploration de surface (cartographie géologique, prospection géochimique en sédiments de ruisseau et sols, tranchées / puits, études d’anciens travaux, levés géophysiques etc.), qui permettent de définir un nombre de cibles potentielles pouvant contenir des volumes minéralisés de valeur économique. ▪ Une fois ces cibles potentielles localisées, la campagne de sondage se déroule en plusieurs phases qui aboutissent ou non à la mise en évidence d’un gisement économique. V. REALISATION DE SONDAGES
  • 223. ▪ La Phase 1 de la campagne de sondage vise à : ➢ Vérifier en profondeur, dans la roche en place, l’enracinement ou non d’une anomalie géochimique ou géophysique détectée au sol ou par méthodes aéroportées, d’un filon intéressant repéré en surface ou en tranchée. ➢ Estimer le potentiel d’extension probable des volumes et teneurs recoupées ainsi que la géométrie simple ou morcelée de ces volumes. V. REALISATION DE SONDAGES
  • 224. ➢ Faire un tri éliminatoire de cibles d’intérêt et s’assurer formellement de l’absence d’intérêt de certaines autres cibles qui peuvent alors être écartées. ➢ Lors de cette phase 1, les sondages sont en nombre réduit et implantés selon un des profils déjà utilisés lors des grilles géochimiques ou parallèlement à proximité immédiate des tranchées ou des profils moto-tarières ayant été préalablement réalisés. V. REALISATION DE SONDAGES
  • 225. ▪ La Phase 2 d’une campagne de sondage a pour objectif l’évaluation aussi précise que possible du volume et tonnage du minerai et de sa valeur contenue sous forme de teneur moyenne (en % ou g/t) de ce volume en métaux ou substance(s) valorisable(s). ➢ Pour cela il convient de réaliser une grille de sondage recoupant le volume minéralisé de façon régulière adaptée à la géométrie du volume à sonder et à sa disposition dans l’espace. V. REALISATION DE SONDAGES
  • 226. ➢ Du fait de leur coût relativement faible, les sondages percutants seront utilisés jusqu’à la définition des paramètres volumétriques, tandis que les autres paramètres seraient déterminés à l’aide des sondages carottés. ➢ Les cas simples sont soit des sondages verticaux recoupant un volume horizontal ou une couche peu inclinée soit des sondages d’inclinaisons différentes recoupant à une maille régulière un volume redressé proche de la verticale. V. REALISATION DE SONDAGES
  • 227. ➢ La maille de sondages peut être distante (100 m à 50 m) dans les cas simples. Il peut être nécessaire de la resserrer parfois à la maille carrée de 25 m dans le cas de volumes très perturbés associés à des variations importantes des teneurs. ➢ L’implantation des sondages se complique dans le cas de volumes plissés ou fracturés, et perturbés par les déplacements géologiques des différents blocs liés au jeu de failles. Dans ces cas extrêmes, les méthodes de sondages destructifs et carottés sont associées en proportion variable pour réduire les coûts d’exploration. V. REALISATION DE SONDAGES
  • 228. ➢ Au cours et en fin de cette phase 2, lorsque l’évaluation est plutôt positive, l’entrepreneur minier procède à l’échantillonnage de gros volumes de minerai en réalisant des sondages de gros diamètre (ou des travaux souterrains) afin de définir par une batterie de tests, un procédé optimal de traitement du minerai en se rapprochant le plus possible de la situation future. V. REALISATION DE SONDAGES
  • 229. ➢ La fin de cette phase 2 implique généralement soit un arrêt du projet minier si estimé non viable, soit la mise en développement du projet minier qui implique la maîtrise foncière du terrain de surface correspondant aux différents besoins de l’opérateur minier en phase 3 tels que : Emprise du ciel ouvert, Verse à stérile, Usine de traitement, Périmètre d’intégration paysagère, Définition précise du mode d’exploitation et des engins adaptés, Angles de sécurité des pentes en carrières et la dimension des banquettes dans la fosse, Superficies nécessaires aux infrastructures etc. V. REALISATION DE SONDAGES
  • 230. ▪ La Phase 3 ou phase ultime de certification implique une campagne de sondages de différents types : ➢ Sondages de définition du « block model » qui correspond au découpage du volume de minerai en un édifice constitué de milliers de cubes élémentaires. La taille de ces «cubes de minerai rentable» dépend de la définition par géostatistique de la répartition et de la variabilité des teneurs de coupure de chaque cube. V. REALISATION DE SONDAGES
  • 231. ➢ Sondages dit de stérilisation : réalisés afin de s’assurer de ne pas construire des installations pérennes au-dessus ou à proximité de minerais potentiellement économiques au moment de la construction. Dans ce cas les sondages RC sont privilégiés pour leurs rapidité et coûts compétitifs. ➢ Sondages géotechniques : souvent nécessaires pour l’évaluation du comportement probable des masses rocheuses et s’assurer une bonne stabilité des terrains tant en mine à ciel ouvert qu’en mine souterraine. V. REALISATION DE SONDAGES
  • 232. ➢ Sondages hydrogéologiques : sont préconisés en phase 3 pour connaître les caractéristiques physico-chimiques, le volume de la nappe d’eau concerné par la future exploitation minière ainsi que le comportement naturel de cette nappe d’eau, son volume et sa vitesse d’écoulement. Ils sont réalisés en sondages destructifs verticaux afin de pouvoir les équiper de pompes et de tubages crépinés, pour y installer des pompes d’exhaure afin de dénoyer si besoin les terrains à extraire, et de valoriser l’eau ainsi extraite pour l’exploitation. V. REALISATION DE SONDAGES
  • 233. ▪ En phase finale et pour s’assurer de l’efficacité de l’extraction, la maille de sondage peut être inférieure à 10 m dans le cas de fortes variabilités des teneurs. ▪ Les Figures ci après montrent des exemples divers plan de sondages, de définition de « Block model » et de fosse d’extraction envisagée à partir de maille de sondages resserrés. V. REALISATION DE SONDAGES
  • 234. V. REALISATION DE SONDAGES Ex. Plan de sondages et modélisation géologique
  • 235. Ex. Plan de sondages en superficie V. REALISATION DE SONDAGES
  • 236. Ex. Projet de fosse d’extraction du minerai quantifié V. REALISATION DE SONDAGES
  • 237. ❑ La création de bases de données (mise en place, exécution et suivi) donne lieu pour chaque sondage à des mesures et descriptions qui serviront à reconstituer une forme et un volume des objets recoupés et d’en déterminer la masse en trois dimensions à travers:- V. REALISATION DE SONDAGES
  • 238. ▪ Mesures des métrages de carottes ou cuttings récupérés et du pourcentage de récupération, et le métrage effectif, le recalage des carottes.. ▪ Soigneuse mise en caisse des carottes ou en sac des cuttings récupérés ▪ Contrôle des angles d’azimut et d’inclinaison du sondage à différents métrages afin de le positionner totalement dans l’espace V. REALISATION DE SONDAGES
  • 239. ▪ Description précise des différentes formations géologiques recoupées et de leur relation et chronologie respectives ▪ Mesures d’angles des structures rencontrées ou diagraphie par photographie et caméra descendues dans le trou non tubé ; ▪ Tubage éventuel du trou pour d’éventuelles mesures géophysiques, ou de crépines si un usage hydrogéologique est pressenti ; ▪ Echantillonnage des passes minéralisées pour analyses géochimiques ; ▪ Essais de mesures de densité afin d’évaluer les masses concernées et de débit ou fracturation naturelle des roches (indice RQD) ; V. REALISATION DE SONDAGES
  • 240. RÉHABILITATION DE LA PLATEFORME DE SONDAGE ❑ Une fois le sondage terminé, le levé topographique exact de la tête du sondage est réalisé et archivé avec un GPS de précision. ❑ Ensuite, en fonction des usages prévus ou souhaités, le sondage est équipé d’un tubage plastique étanche ou crépiné. Le trou du sondage en surface est ensuite colmaté par un bouchon cimenté ou des cailloux. V. REALISATION DE SONDAGES
  • 241. ❑ Les boues de forage des bacs de décantation, et les produits de forage stockés sont en principe mis en citerne ou futs adaptés et transportés dans un centre de traitement agréé. ❑ La terre végétale enlevée et déplacée pour l’installation de la plateforme est remise en place, et la parcelle peut être ensuite réensemencée ou plantée d’espèces locales. Les accès à la plateforme sont aussi remis en état. ❑ Selon la position et le contexte, le sondage peut être borné. V. REALISATION DE SONDAGES
  • 242. ❑ Bornage des Sondages ▪ Le bornage est une opération consistant à matérialiser chaque point de sondage (RAB, RC, AC, DDH) par une borne. Le bornage s’effectue juste à la fin des sondages. ▪ Les ouvriers sous la direction du technicien, confectionnent un béton basé sur un mélange de sable, graviers, ciment et eau qu’ils reversent ensuite sur le point de forage en vue de le matérialiser. V. REALISATION DE SONDAGES
  • 243. ▪ Sur la borne sont écrits : le code du projet, l’année du sondage, le numéro du trou (Ex. de sondage RC : BBR014-001), les coordonnées ainsi que le sens du forage. ▪ On borne le sondage afin de permettre à toute personne de pouvoir se repérer et s’informer sur le terrain avec plus de facilités V. REALISATION DE SONDAGES
  • 244.
  • 245. ❑ Aperçu sur les impacts des sondages ▪ Les différentes phases d’exploration par sondage ont des différences pour leurs impacts potentiels. ▪ Durant la phase 1 de sondage qui est une phase de découverte, de contrôle ou de test aboutissant en général à l’arrêt des travaux pour environ 75 % des cibles testées, les règles de sécurité et de bonnes pratiques vis-à-vis des riverains et des intérêts environnementaux doivent être respectées. V. REALISATION DE SONDAGES
  • 246. ▪ Les phases 2 et 3 en général consécutives aux résultats encourageants de la phase 1, ont effectivement des impacts plus significatifs de par:- ➢ la forte densité de sondages réalisés ➢ les profondeurs importantes atteintes ➢ les interférences avec des volumes importants de nappes phréatiques ➢ la durée des campagnes d’exploration ➢ leurs localisations éventuelles dans des secteurs à forte sensibilité environnementale et/ou sociétale V. REALISATION DE SONDAGES
  • 247. ▪ Pour les riverains, un chantier de sondage minier engendrera une nuisance sonore modérée et limitée dans le temps, ainsi que la production de poussière dans le cas de sondages percutants comme la RC ▪ Un sondage donne lieu également à une interdiction temporaire d’accès au terrain où est implanté le chantier pour des raisons de sécurité, mais dans un souci de transparence, certains opérateurs miniers peuvent favoriser la visibilité de leur activité tout en respectant les règles élémentaires de sécurité. V. REALISATION DE SONDAGES
  • 248. ▪ Du point de vue environnemental, un sondage a des impacts limités et temporaires sur les ressources en eau, les paysages, la faune et la flore. Il est estimé à environ 10 000 litres (ou 10m3) la quantité nécessaire à la réalisation de 100m de sondage carotté. ▪ La vigilance doit s'exercer aux rejets éventuels d’eaux usées du forage et respect des procédures d’éliminations des déchets engendrés par le sondage. V. REALISATION DE SONDAGES
  • 249. ▪ Un sondage n’aura un impact sur les paysages que le temps des opérations. On utilisera de matériel démontable et transportable en zone forestière afin d’éviter l’ouverture de profils de déboisement. Des solutions pour éviter ou réduire les impacts environnementaux sont:- ➢ Formation des personnels d’exécution sur l’importance des impacts environnementaux ➢ Utilisation des bacs de décantation pour récupérer les résidus des boues de foration V. REALISATION DE SONDAGES
  • 250. ▪ Limitation des prélèvements d’eau en recyclant l’eau utilisée pour la foration ▪ S’assurer que le débit moyen du cours d’eau dans lequel d’éventuels prélèvement d’eau seront effectués soit suffisant ▪ Utilisation de produits de sondage neutres et biodégradables ▪ Prévoir des récipients de tri sélectif sur les chantiers V. REALISATION DE SONDAGES