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Carrière de Kimwenza
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Fig. 1. Entrée de CarriKim |
- Ø INTRODUCTION
Depuis l’antiquité jusqu’à nos jours, les étudiants, les cadres du demain, effectuent des excursions dans des entreprises tant nationales que privées et même dans des carrières en vue d’améliorer leur connaissance tout en assurant une base solide à leur formation scientifique.
Dans le cadre de cours de Géotechnique, c’est-à-dire la mécanique des sols et des roches, étant un ensemble des applications et des connaissances concernant les propriétés des sols, des roches et des ensembles géologiques, que le Chef de Travaux KISONGA MANUKU Eric s’en occupe, nous avons vu précisément dans le chapitre II (Principes relatifs à l’investigation du terrain) l’observation de surface ainsi que l’observation ou investigation profonde. Dans ce chapitre, nous avons retenu la notion des Travaux, Miniers et Forages grâce à qui on arrive à observer les formations géologiques à la surface concernant la recherche géomécanique. Dans l’observation de surface, il faut en premier lieu chercher le point où l’on pourra étudier dans de bonnes conditions le terrain considéré. C’est ce que nous avons compris de l’observation de surface. Effectivement à la carrière, le Mr AWANA, chef de la carrière, a commencé par nous présenter le paysage. Les uns ont eu le temps d’effectuer leur observation de surface, les autres allaient causant. Nous avons vu la structure du terrain, la morphologie, etc. En cas de doutes, il se pouvait qu’il nous explique l’observation profonde. Dans le cours, nous avons retenu, pour l’observation profonde, la notion de tranchées de reconnaissance, de puits et galerie de reconnaissance, et de forage. Mais dans la carrière, le Monsieur ne nous a expliqué rien que le forage en commençant par le déblaiement ou découverture à l’aide d’une excavatrice via le forage à l’aide de la perceuse en finissant par le tir à l’aide d’un mélange de nitrate avec le gasoil, et surtout de détonateur pour l’explosion. Voilà ce qui concerne l’observation tant superficielle que profonde.
Avant de planter une carrière pour les matériaux de construction, on se réfère à certains éléments géologiques ci-après :
- Morphologie ;
- Hydrologie ;
- Pistes ;
- Lithologie et
- Végétation.
A notre niveau, c’est grâce au cours de Photogéologie (Géologie à partir des photos) que connaissons cela. Egalement, avant de construire la Carrière de Kimwenza, malgré qu’on ne fût pas là, on se référait donc à ces éléments-là.
Les géologues doivent être là puisque ce sont eux qui s’occupent des matières premières. En plus, il faut avoir des cartes géologiques pouvant indiquer des éléments géologiques dont on a parlé ci-haut, et à partir desquels ces ingénieurs localisent les éléments géologiques ainsi que l’endroit voulus.
- Ø Avant-propos
Bien sûr que ce n’était pas un travail dirigé comme tout autre travail, mais j’ai eu quand même le temps de travailler sur quelques termes qui ressemblaient bien au nom d'un essai. Je m’excuse pour l’emploi de ‘’je’’ dans la ligne précédente. Un essai est une épreuve qu’on fait d’une chose pour voir si elle est apte à ce qu’on attend. D’après le C.T. KISONGA, un essai doit comporter l’objet, le domaine d’application, le principe d’utilisation, l’appareillage ainsi que le mode opératoire. Moi, personnellement, je m’excuse pour l’emploi de ‘’je’’, j’ai retenu cette remarque. A cela, j’ai eu le temps d’étudier quelques concepts tels que ‘’terre de couverture’’, ‘’tir’’ ainsi que ‘’pont bascule’’ puisque chacun de ces termes regorgent l’objet, le domaine d’application, le principe d’utilisation, l’appareillage (pas nécessairement) ainsi que le mode opératoire. En plus, nous avons collectionné quelques figures importantes pouvant illustrer ce travail. Ne vous dérangez donc pas quand quelqu’un dit un zéro quarante (0/40), un deux huit (2/8). Car, c’est juste un échantillon des matériaux comprenant des éléments allant de 0 à 40, de 2 à 8mm de diamètre.
- Ø PRESENTATION
a) Localisation
La Carrière de Kimwenza, ou CarriKim en sigle, est une carrière nouvellement plantée. Elle est située en diagonal de l’usine de traitement d’eau (REGIDESO), non loin de la gare de Kimwenza, dans la commune de Mont-Ngafula. C’est une activité de la société Ngovis Corporation. Le propriétaire s’appelle Daniel KIALA. Elle a commencé son exploitation en 2012 avec une usine de concassage d’une capacité de 12000 tonnes de concassés par jour.
b) Département
La CarriKim a deux Départements :
- Département administratif : Il est composé de des bâtiments (bureaux de Directeur, d’achat et livraison), de sécurité et de pont bascule ;
- Département technique : Il est constitué de l’usine tout entière, ainsi que de la carrière.
I. A perçu sur la Roche
La roche est l’ensemble d’un ou de plusieurs minéraux. C’est donc une agrégation hétérogène des grains et des cristaux. On peut aussi dire que c’est un matériau constructif de l’écorce terrestre, et dont l’étude forme la pétrographie. On se demandait bien lorsqu’on était à CarriKim: où se trouve la roche ? La réponse est sans doute, la roche se trouve dans la carrière. C’est pourquoi on devait commencer par descendre à la carrière avant de passer par l’usine.
II. Carrière
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Fig. 2. Roches dans la carrière après le tir |
La carrière est un terrain où l’on extrait un minéral à ciel ouvert. L’objet de la CarriKim est la matière première laquelle reste la roche. Il s’agit des roches détritiques, consolidées, précisément les grès d’Inkisi qui se trouvent au fond. Car, on ne peut quand même pas planter tel ou telle carrière là où il n’y a pas des roches. A d’autres termes, sans roche, sans carrière. Il y a des outils tels que la perceuse, l’excavateur ou excavatrice, la motopompe, etc.
A CarriKim, les roches se trouvent à 6m de profondeur. Pour trouver des roches, on doit passer par quelques opérations ou essais nécessaires :
a) Essai de Terre de couverture ou excavation
- Ø Objet
L’essai de terre de couverture a pour objet le déblai. C’est-à-dire, l’enlèvement des terres pour baisser un sol dans le cas de cet essai. Mais, d’une manière générale, c’est pour niveler ou baisser, ça dépend. On enlève la terre, on l’amène là où l’on veut. Là où l’on rapporte la masse des terres porte le nom d’un remblai.
- Ø Domaine d’application
Le domaine d’application de cet essai est dans l’évaluation d’une excavation. On cherche à évaluer une excavation.
- Ø Principe d’utilisation
Le principe d’utilisation de cet essai consiste à enlever et rapporter la masse des terres là où l’on veut afin de réaliser un forage. Il s’agit de déblai et remblai.
- Ø Appareillage
On utilise un excavateur, appareil servant à creuser un trou dans le sol en faisant les déblais afin de réaliser un forage. Le Mr AWANA, chef de la carrière, avait parlé d’une excavatrice. Cela ne gêne pas parce que c’est la même chose. C’est la raison pour laquelle, quand on parle d’un appareil, on dit un excavateur ; une machine, une excavatrice. Ne vous compliquez donc pas.
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Fig. 3. Excavatrice |
- Ø Mode opératoire
On enlève la masse des terres à l’aide de l’excavatrice, puis on la rapporte là où l’on veut. Le fait d’enlever la terre pour niveler ou baisser un sol est dit le déblai. Maintenant, avec cette masse de terres qu’on enlève, lorsqu’on la rapporte quelque part, on parle de remblai.
b) Forage
Le forage est une méthode directe. Il permet de déterminer le type de minéral s’agit-il. Alors que la courbe granulométrique permet de savoir le type de sol en question. Il existe deux types de forage dont le forage constructif et le forage destructif.
En effet, dans la CarriKim, on utilise le forage destructif. On n’a pas besoin d’amener la roche au laboratoire puisqu’on effectue un travail in situ. C’est pourquoi on utilise le carottier. Mais, l’échantillon prélevé avec le carottier est dit un échantillon remanié. Car, il n’est plus dans son lieu d’origine.
Là, on fait des trous de 6m, 10m, selon le besoin. Les écartements, relatifs au diamètre des taillants, sont de 2m. On préfère de 2m et non de 1 ou de 3m parce qu’on utilise la perceuse. Celle-ci est un outil permettant de percer. C’est grâce à cet instrument qu’on arrive à réaliser le forage. La perceuse est constituée des barres de 3,60m portant des taillants qui sont des tranchants d’une lame. Après le forage, il doit y avoir le tir.
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Fig.4.2. Perceuse vue latéralement |
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Fig. 4.1. Perceuse vue en face |
c) Essai de Tir
- Ø Objet
L’essai de tir a pour objet la cassure des roches.
- Ø Domaine d’application
Le domaine d’application de cet essai est dans la détermination des explosifs.
- Ø Principe d’utilisation
Le principe d’utilisation de cet essai consiste à introduire dans un trou foré qui vont développer une force pouvant casser des roches en profondeur.
- Ø Appareillage
On utilise le détonateur, l’anfo, quatre pompes de 11Kw à chacune.
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Fig. 5. Motopompe |
- Ø Mode opératoire
On mélange le nitrate avec le gasoil, puis on le fait entrer dans le trou. Il faut une bougie pour amorcer. Le détonateur (pétard, amorce) est mis en bas, et dans les 9m restant, on met l’anfo. L’explosion crée une poussée qui fait la poussière ne monte pas verticalement vers le haut.
N.B. Lorsque l’émulsion est menacée par l’eau, on rate le tir. Voilà l’échec. C’est pourquoi on met le nitrate dans la gaine (étui) en plastique afin d’éviter l’action délétère de l’eau.
En revanche, l’explosion cause des dégâts. C’est pour cela on doit s’éloigner le plus vite que possible lorsqu’on réalise le tir pour éviter l’inconvénient. Car, il y aura des tremblements. En sus, on va obliquement pour échapper à l’éboulement. Comme résultat positif, on aura des blocs.
III. Transport
Il y a des camions à bennes articulées qui transportent les matières vers l’usine. Dans ces premiers temps, les véhicules montent facilement puisqu’ils sont jusque-là à une profondeur de 6m. Au fur et à mesure que la profondeur évolue, ils réaliseront des sillons pour permettre aux véhicules de monter facilement avec de grandes charges.
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Fig. 6. Camions à Bennes articulées |
IV. Usine
Ici, il y a :
- Les bennes articulées, ainsi qu’autres camions ou engins : véhicules utilisés pour le transport des matières.
- Le Hopper et Feeder.
- Les concasseurs : primaire et secondaire ;
- Le crible : instrument percé de trous utilisé pour trier des éléments solides de grosseurs différentes ;
- Ainsi que des machines permettant la transformation des matériaux. On a deux opérations pour avoir les produits finis de la carrière :
- Le concassage ; et
- Le criblage.
a) Concassage
Le concassage est la réduction en petits morceaux des matériaux à l’aide d’un instrument appelé concasseur. Il y a deux types de concasseurs dont le concasseur primaire ou à mâchoire et le concasseur secondaire ou conique. Les deux figures ci-dessous vous montrent les deux types de concasseur qui existent au sein de la CarriKim.
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Fig.8. Hopper, Feeder et concasseur primaire Photo prise par ASOBEE Emmanuel le 28 Jan 2015 à 12h21l’usine de CarriKim lors de la visite des étudiants de G3 Géologie de l’UNIKIN. |
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Fig.7. Concasseur secondaire Photo prise par ASOBEE Emmanuel le 28 Jan 2015 à 15h03 à l’usine de CarriKim lors de la visite. Etudiants de G3 Géologie de l’UNIKIN. |
b) Criblage
Le criblage est un passage au tamis pour retenir les éléments indésirables ou recherchés. L’instrument utilisé s’appelle un crible. C’est un instrument servant à retenir les éléments indésirables ou recherchés. Après ces deux opérations, on peut maintenant avoir les produits finis, sans oublier la notion de la granulométrie.
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Fig.9. Crible vibrant |
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v Granulométrie
La granulométrie est le classement d’un produit pulvérulent en pourcentage de grains de différentes grosseurs qui le composent. C’est la distribution massique des grains suivant leur dimension. C’est donc une technique d’obtention différente selon le type de sol.
Types de Granulométrie : On détermine une granulométrie par les coefficients d’uniformité et de courbure. => , et
- Granulométrie étalée : C’est une granulométrie disposée dans toute la surface. Là, Cu et Cc > 2.
- Granulométrie uniforme : C’est une granulométrie cohérente. Là, Cu et Cc < 2.
- Granulométrie discontinue ou serrée : C’est une granulométrie diminuée. Là, Cu > 2 mais Cc < 2.
La gamme des produits a une granulométrie allant d’ :
- Un 0/4, un 2/8, un 8/15, un 15/25, pour la construction ;
- Un 0/31, un 0/40, un 0/80, un 40/80, pour les travaux des routes ;
- Un 200/500, pour le moellon. On peut illustrer les différentes étapes de transformations de matériaux.
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Fig.10.2. Différentes étapes de transformations de matériaux. |
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Fig.10.1. Différentes étapes de transformations de matériaux. |
Dans le Département administratif, il y a aussi un essai important. Il s’agit de l’essai de pont bascule.
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Fig.11. Pont bascule
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v Essai de Pont bascule
- Ø Objet
L’essai de Pont bascule a pour objet la détermination des poids des véhicules.
- Ø Domaine d’application
Le domaine d’application de cet essai est dans l’évaluation des poids des véhicules vides (tare), et avec marchandises (poids brut). C’est une sorte de balance.
- Ø Principe d’utilisation
Le principe d’utilisation de l’essai de Pont bascule consiste à peser un véhicule d’aller et retour afin d’en déterminer les poids, affichés dans le clavier numérique.
- Ø Appareillage
On utilise un appareil qu’on appelle ‘’clavier numérique’’. Son rôle est d’afficher le poids des véhicules. L’appareil affiche les poids en Kg. On sait que 1 t (tonne) vaut 1000 Kg. La dame qui travaille là s’appelle Madame Olivia. C’est elle qui contrôle les entrées et sorties.
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Fig.12. Clavier numérique |
- Ø Mode opératoire
Il suffit que le véhicule monte et se stationne sur le pont bascule, pour que le clavier numérique puisse afficher soit la tare, soit le poids brut. Et, on saura le poids net, en déduisant exclusivement de poids brut la tare. On pèse le véhicule d’aller et retour, c.-à-d. quand il entre pour la tare, et lorsqu’il sort pour le poids brut. Cette balance est différente des pèse-personnes. Elle est bien réglée. Les variations sont de 50Kg. Donc, elle ne connaît 50Kg, 100Kg, 150Kg, 200Kg, etc. Si l’on pèse 10Kg, 20Kg, 40Kg, 48Kg, 50Kg, 60Kg, parfois 7OKg, le Pont bascule ne va arrondir qu’à 50Kg. Si l’on pèse 80Kg, 90Kg, 95Kg, le Pont bascule va arrondir à 100 Kg. Le rôle de l’informaticien, à côté du clavier numérique, est de noter le n° matricule de chaque véhicule entrant (pour en identifier prochainement la tare sans passer par le Pont bascule), la tare (poids de véhicule vide), le poids brut (poids des matériaux ainsi que la tare), le poids net (en déduisant de poids brut la tare).
- Ø CONCLUSION
Enfin, nous avons effectué une visite à CarriKim pour avoir des connaissances sur tel ou telle carrière. Avant de planter une carrière pour les matériaux de construction, on se réfère à certains éléments géologiques tels que la morphologie, l’hydrologie, les pistes, la lithologie et la végétation.
On a fait un aperçu sur la roche. Celle-ci est l’ensemble de plusieurs minéraux. Ou bien, l’agrégat hétérogène des grains et des cristaux. Mais les roches se trouvent dans la carrière.
La carrière est un terrain où l’on extrait un minéral à ciel ouvert. L’objet de la CarriKim est la roche. Dans cette carrière, on commence par effectuer quelques opérations qui leur permettront d’avoir des blocs rocheux. Il s’agit de l’essai de Terre de couverture, du Forage ainsi que du Tir.
Toutefois, lors de Tir, il peut y avoir des inconvénients. C’est pourquoi on doit s’éloigner le plus vite que possible. A l’usine, il y a des machines pour la transformation des matériaux tels que les caillasses, etc. il y a aussi une balance qu’on appelle Pont bascule. Le Pont bascule évalue le poids des véhicules d’aller et retour, c’est-à-dire lorsqu’un véhicule entre pour la tare, et quand il sort pour le poids brut. En sachant le poids brut, il suffit d’en déduire la tare pour avoir enfin le poids net. Les poids de 10-70Kg sont considérés comme 5OKg pour le Pont bascule, à partir de 80Kg comme 100Kg. Tout ça, c’est affiché sur un appareil qu’on appelle clavier numérique. Le rôle de l’informaticien est de noter le n° matricule de chaque véhicule entrant (pour en identifier prochainement la tare sans passer par le Pont bascule), la tare (poids de véhicule vide), le poids brut (poids des matériaux ainsi que la tare), le poids net (en déduisant de poids brut la tare).
M’enfin, la mécanique des sols et la mécanique des roches font partie de la géologie appliquée. Mais la mécanique des sols est plus avantagée que celle des roches. C’est parce que la mécanique des sols se préoccupe non seulement des terrains meubles, mais aussi et surtout des conditions de fondation pour les ouvrages souterrains, tandis que la mécanique des roches ne s’intéresse qu’aux terrains consolidés. D’où, l’ingénieur en mécanique des sols n’est pas forcément l’ingénieur en mécanique des roches. En sus, les roches se trouvent dans les sols. Autrement dit : « L’ingénieur géologue n’est pas forcément l’ingénieur pétrolier ». Car, l’ingénieur géologue peut très bien extraire du pétrole, mais l’ingénieur pétrolier peut difficilement extraire des mines.
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