Constellation, le dépôt institutionnel de l'Université du Québec à Chicoutimi

Résumé

Les méthodes destructives des roches dures revêtent une importance capitale pour l'industrie minière. À l'heure actuelle, le forage de type mécanique, où une pièce mobile et tenace entre directement en contact avec la surface rocheuse à désintégrer, est largement utilisé. Cependant, certaines formations géologiques fortement abrasives réduisent la productivité et la rentabilité de ce forage conventionnel.

Il est reconnu que certaines roches cristallines s'effritent au contact d'une source de chaleur intense et localisée. Il existe des techniques d'abattage de roc qui tirent avantage d'un tel mode de rupture. Pour être commercialement attrayante, une technique de forage thermique doit atteindre des vitesses de pénétration assez comparables à celles produites par les méthodes mécaniques. À cet effet, les brûleurs à jet supersonique ont démontré une efficacité accrue dans certaines formations géologiques. La puissance de fragmentation de ces brûleurs est redevable à leur capacité à propulser des gaz à hautes températures à de très grandes vitesses qui provoquent l'écaillage de la surface rocheuse.

Au fil des décennies, de nombreux types de brûleurs à jet supersonique commerciaux ont été développés. Or, peu de données scientifiques sont disponibles ou publiées quant à leurs puissances réelles et à leurs performances thermiques. La présente recherche s'inscrit dans cette optique et vise à développer une méthode comparative qui permet la caractérisation des brûleurs à jet supersonique. Pour y parvenir, cette recherche propose dans un premier temps de cibler une plage de puissance de travail plus optimale pour chaque type de brûleur. Puis, une analyse comparative des performances thermiques est effectuée par une méthode spécifique permettant d'estimer le transfert de chaleur tout autour de la flamme. Cette procédure requiert l'utilisation d'un calorimètre cylindrique adapté à cet effet, qui permet la mesure des historiques de températures à sa surface en différents points stratégiques. Ces mesures de températures servent de conditions frontières pour le modèle numérique transitoire qui évalue le flux thermique transmis. À titre de validation, des essais de fragmentation en conditions pratiques ont été réalisés.

Le projet de recherche comporte également un volet exploratoire où une approche visant le développement d'un brûleur à flux thermique cyclique est considérée. Ce développement pourrait éventuellement mener à une augmentation de l'efficacité de la technologie par fragmentation thermique.