Les mèche DTH (Down-The-Hole) sont des composants critiques dans les systèmes de forage à percussion, conçus pour résister à des impacts et à une abrasion intenses tout en écrasant efficacement la roche. Elles sont principalement classées en fonction du profil de la face de la mèche, de la forme/disposition des boutons et des caractéristiques de conception spécifiques. Voici un aperçu des principaux types :
1. Profil de visage By Bit (Classification primaire) :
Concave (en forme de plat) :
Description : Le visage se courbe vers l'intérieur comme un plat peu profond.
Avantages : Excellente pénétration dans les formations de roche molle à moyennement dure. Bonnes capacités d'élimination des débris en raison de la forme qui dirige les débris vers l'extérieur. Durée de vie généralement bonne dans les roches plus tendres.
Inconvénients : Peut être sujet à des déviations de trou dans des roches plus dures ou des formations inégales. Moins stable que les forets convexes. Les boutons s'usent plus rapidement sur le bord extérieur.
Meilleur pour : Roche douce à moyennement dure, non abrasive (par exemple, calcaire, schiste, charbon).
Convexe (en forme de dôme) :
Description : La face se courbe vers l'extérieur comme un dôme ou un hémisphère.
Avantages : Stabilité supérieure et forage de trous plus droits. Excellente performance dans les roches durs à très dures et abrasives. Les boutons s'usent plus uniformément sur la face. Résiste mieux à la déviation.
Inconvénients : Taux de pénétration légèrement inférieur dans les roches très tendres par rapport aux concaves. Peut parfois agglomérer les déblais plus facilement si le lavage n'est pas optimal.
Meilleure utilisation : Roche de dureté moyenne à très dure et abrasive (par exemple, granite, basalte, gneiss, quartzite dur). Profil le plus polyvalent et couramment utilisé aujourd'hui.
Visage plat :
Description : La face est essentiellement plate ou très légèrement courbée.
Avantages : conception très robuste, adaptée aux roches massives et extrêmement dures. Conception simple.
Inconvénients : Les taux de pénétration les plus bas parmi les profils. Susceptible à la « boulette » (compactage des découpes) si le rinçage n'est pas excellent. Peut connaître des taux d'usure plus élevés en raison du contact en pleine face.
Meilleur pour : des formations rocheuses extrêmement dures, non fracturées et non abrasives (moins courantes que convexes/concaves).
2. Par la forme et la fonction du bouton :
Boutons sphériques (boules) :
Description : Inserts en carbure de tungstène de forme hémisphérique.
Avantages : Excellente performance globale et résistance à l'usure. Bon pour une large gamme de duretés de roche.
Meilleur pour : Perçage à usage général, en particulier dans des roches de dureté moyenne. Souvent utilisé sur le gabarit et au centre.
Boutons balistiques (paraboliques) :
Description : Un profil plus plat et plus large que les boutons sphériques, ressemblant à une parabole.
Avantages : Une plus grande surface de contact répartit mieux la force d'impact, augmentant la propagation de la fracture dans les roches dures. Excellente résistance à l'usure.
Meilleur pour : Roche dure à très dure et abrasive. De plus en plus populaire, remplaçant souvent les boutons sphériques dans des applications exigeantes.
Boutons coniques (à ciseau) :
Description : Inserts en carbure de tungstène de forme conique et effilée.
Avantages : Action de coupe agressive, taux de pénétration élevés dans des roches douces à moyennes. Concentre efficacement la force.
Inconvénients : Plus sujet à la casse et à l'usure dans des roches dures/abrasives que des boutons sphériques/balistiques. Peut se briser si la roche est fracturée.
Meilleur pour : Roche tendre à moyennement dure, non-abrasive où un ROP (taux de pénétration) élevé est critique.
Boutons de jauge :
Description : Boutons spécifiquement placés autour du bord extérieur (jauge) de la mèche. Souvent de diamètre légèrement plus grand et/ou fabriqués dans un grade de carbure plus résistant à l'usure. Ils peuvent être sphériques, balistiques, ou parfois coniques.
Fonction : Critique pour le maintien du diamètre du trou et la protection du corps de la mèche contre l'usure contre la paroi du trou de forage. Un échec ici entraîne des trous "sous-dimensionnés".
Boutons avant/ internes :
Description : Boutons couvrant la face principale et le centre du foret. Leur forme, taille et motif sont optimisés pour la fracturation et la pénétration des roches.
Fonction : Effectuer le travail principal de fragmentation des roches.
Boutons centraux :
Description : Boutons placés au centre même de la face de la pièce.
Fonction : Stabiliser le trépan, prévenir l'« usure centrale » (qui entraîne une perte de pénétration et une rupture de bouton), et amorcer la fracturation au milieu du trou.
3. Par caractéristiques et applications spécifiques :
Morceaux DTH standards : Le type le plus courant, conçu pour le forage classique dans la roche avec air comprimé.
Outils à percussion hydrauliques : Conçus spécifiquement pour fonctionner avec de l'eau au lieu de l'air comme milieu de rinçage (utilisés dans des zones sensibles sur le plan environnemental ou lorsque l'air est peu pratique). Ils ont des trous de rinçage plus grands ou plus nombreux.
Bits aveugles : Avoir un centre solide sans trou de lavage central. Utilisés dans des applications spécifiques comme les trous de départ ou le forage à travers les déblais où le lavage central pourrait poser des problèmes.
Retrac Bits : Présentent un mécanisme (comme des boutons de jauge à ressort) conçu pour aider à rétracter le foret s'il se coince, minimisant ainsi les opérations de pêche coûteuses. Crucial dans un sol instable.
Cop Bits (Marteaux COP) : Conçus spécialement pour être utilisés avec les marteaux de la série COP d'Atlas Copco, souvent dotés d'un design de tige unique.
Perceuses haute pression : Conçues pour résister aux pressions extrêmes générées par de grands marteaux DTH haute puissance.
Matériaux spéciaux : Morceaux utilisant des grades de carbure de tungstène de première qualité ou des mélanges de carbure spécialisés pour une résistance extrême à l'abrasion ou à l'impact.
Matériau clé et construction :
Corps : Acier allié à haute résistance.
Boutons/Inserts : carbure de tungstène (WC), généralement avec un liant en cobalt (Co). Le grade de carbure spécifique (taille de grain, % de liant, additifs) détermine la dureté par rapport à la ténacité.
Manche : Usiné avec précision pour s'adapter solidement dans le mandrin du marteau.
Choisir le bon foret :
Le bit DTH optimal dépend de :
1. Type de roche et dureté : Le facteur le plus critique (détermine le profil et la forme du bouton).
2. Abrasivité : Affecte le choix du grade de carbure et la conception de la protection contre l'usure.
3. Marteau perforateur : La taille, la puissance et le type de mandrin déterminent la taille du foret et le design de la tige.
4. Paramètres de forage : pression/volume d'air, vitesse de rotation, pression d'alimentation.
5. Taille et profondeur du trou : diamètre de la mèche et efficacité du lavage.
6. Taux de pénétration désiré vs. Durée de vie du foret : Souvent un compromis (par exemple, les forets coniques agressifs forent rapidement mais s'usent plus vite dans les roches dures).
7. Conditions du sol : Stable vs. fracturé/instable (influence sur le besoin de caractéristiques de retrac, protection de l'écartement).
