GT3R6F1-Utilisation Des Explosifs

ASSOCIATION FRANÇAISE DES TUNNELS ET DE L’ESPACE SOUTERRAIN Organisation nationale adhérente à l’AITES www.aftes.asso.fr

Recommandations de l’AFT E S Utilisation des explosifs : émulsions, sensibilisées et pompées directement à front de taille GT3R6F1

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RECOMMANDATION DE L’AFTES N° GT3R6F1 M

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Utilisation des explosifs : émulsions, sensibilisées et pompées directement à front de taille Texte présenté par le GT3 Auteurs : Pascal MONTAGNEUX (Directeur Régional Sud Est - EPC France) - Marie Christine MICHEL (Ingénieur SERA - OPPBTP) Thierry PANIGONI (Chargé d’études - CETU) - Sophie DUCLOS (Ingénieur Conseil - CATM) Relecteurs : Andrew BOURGET (Coyne et Bellier) - Paul Roux (Spie) - Alain GUILLAUME Loïc THÉVENOT (Eiffage Travaux Publics) - André SCHWENZFEIER (Consultant) - Didier SUBRIN (CETU)

L’A.F.T.E.S. recueillera avec intérêt toute suggestion relative à ce texte.

Sommaire 1 - Objectifs de la recommandation

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2 - Généralités

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3 - Formalités administratives

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3.1 - Formalités de conception

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3.2 - Formalités d’exploitation

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4 - Informations sur le produit

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4.1 - Principe de fabrication 4.2 - Plage de densité 4.3 - Viscosité 4.4 - Vitesse de détonation 4.5 - Energie massique et volumique 4.6 - Diamètre critique 4.7 - Cinétique de gazéification 4.8 - Durée de vie des matières premières et du produit sensibilisé 4.9 - Sensibilité à l’amorçage 4.10 - Nature et volume des gaz produits

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5 - Matériels

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5.1 - Module de sensibilisation 5.2 - Porteur

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6 - Stockage des matières premières -Arrêté type 1200

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6.1 - Dimensions 6.2 - Distances d’isolement 6.3 - Aménagement 6.4 - Mesures à prendre pour éviter les dispersions accidentelles 6.5 - Exploitation du stockage 26

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6.6 - Equipements et accessoires 6.7 - Ventilation 6.8 - Affichage 6.9 - Gestion des déchets de stockage

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7 - Plan de tir

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8 - Règles d’utilisation

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8.1 - Préparation du chargement 8.2 - Règles d’isolement de l’activité 8.3 - Limitation du nombre de personnes 8.4 - Type d’amorces compatibles 8.5 - Mise en place des matériels 8.6 - Mise en place des amorces et des boosters d’amorçage 8.7 - Amorçage du process 8.8 - Définition des quantités et contrôle des quantités mises en place 8.9 - Contrôle qualité du produit 8.10 - Contrôle du remplissage des trous 8.11 - Fin de chargement/ vidange des canules de chargement 8.12 - Fiche de chargement 8.13 - Restrictions techniques

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9 - Environnement

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9.1 - Gaz de tir 9.2 - Contamination des eaux d’exhaure 9.3 - Déchets de production

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10 - Formation / Habilitation

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11 - Critères de choix de cette méthode

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RECOMMANDATION DE L’AFTES N°GT3R6F1

Cette recommandation s’adresse à la fois • Aux bureaux des méthodes des entreprises de travaux souterrains en leur fournissant les éléments administratifs & techniques sur l’utilisation des Unités Mobiles de Fabrication d’Explosif (UMFE), • Aux maîtres d’œuvre en leur précisant les critères de choix de cette nouvelle technologie, • Aux maîtres d’ouvrages et organismes de sécurité / prévention ainsi qu’aux personnels dirigeants et opérationnels des entreprises en leur rappelant le cadre administratif lié à la réglementation en perpétuelle évolution. Elle fournit également les éléments de prévention propres à cette technique.

2 - GénéralitésLorsqu’on a recours aux explosifs pour creuser un ouvrage en souterrain, différentes formes de chargement peuvent être envisagées en fonction de la réglementation nationale, des objectifs recherchés, des technologies et produits disponibles et des contraintes environnementales (voir Critères de choix de cette méthode art.11). On citera : • Le chargement manuel cartouche par cartouche. Cette technique, utilisée ponctuellement sur des ouvrages souterrains de petite section, est peu utilisée du fait de la faible productivité qu’elle procure (temps de chargement long) et du faible niveau de sécurité engendré (risque de cartouches coincées, mauvaise continuité de la charge).

Figure 1 : Chargement manuel des cartouches.

de taille dans un véhicule approprié et approuvé. Cette méthode qui a fait ses preuves depuis plus de 20 ans présente l’avantage d’augmenter la productivité (temps de chargement amélioré), de respecter le plan de chargement théorique (respect des quantités par trou et de la charge unitaire théorique) et de systématiser le chargement, diminuant ainsi les risques d’imbrûlés et aussi le risque de détournement de cartouches. Cette méthode a fait l’objet d’une recommandation du GT3 de l’AFTES. • Le chargement pneumatique de Nitrate fioul (ANFO ; Ammonium Nitrate Fuel Oil). Cette méthode est exclusivement utilisée dans l’industrie extractive (carrière souterraine de gypse, d’anhydrite ou de calcaire ou de mines souterraines dépourvues de risques de poussières ou gaz inflammables et/ou explosifs) à partir du moment ou l’eau n’est pas présente dans le gisement à exploiter. Elle consiste à charger de l’ANFO à partir d’un dispositif pneumatique (récipient inox sous pression d’air, ou dispositif d’aspiration par effet Venturi). Cette technologie présente l’avantage d’être très productive (rapidité du chargement, pas de découplage de l’explosif) et d’un coût moindre. Dans les chantiers de travaux souterrains, cette méthode n’est jamais utilisée car elle pose un important problème lié à la ventilation des gaz de tir (liés à la combustion incomplète de l’ANFO en petit diamètre et à l’humidité dans les forages).

Figure 2 : Mise en place des pré-charges.

Figure 3 : Atelier de pré-charges.

Figure 4 : Injection du nitrate-fuel.

• La mise en œuvre de pré-charges. Elle était la règle jusqu’à peu sur tous les chantiers de creusement à l’explosif. Elle consiste à réaliser, dans un local dédié et en temps masqué par un opérateur qualifié et habilité, des cannes en polyéthylène antistatique, coupées à la longueur de la volée désirée, remplies de cartouches et à les acheminer au moment du chargement directement à front

Figure 5 : Chargeuse pneumatique sur porteur.

• Le repompage d’explosif « liquide » par UPEX1. Cette méthode permet de bénéficier de certains avantages du chargement des explosifs en vrac (remplissage du trou notamment, facilité de chargement). Elle consiste à repomper une émulsion déjà explosive (classe 1) d’un récipient de stockage vers le trou de mine par un flexible de chargement. Elle n’apporte pas d’avantage administratif par rapport à l’utilisation d’explosifs traditionnels. Les UPEX sont sorties du champ d’application de la présente recommandation.

1 - UPEX : Unité de Pompage d’EXplosif TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°223 - Janvier/Février 2011

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1 - Objectifs de la recommandation-

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• La fabrication d’explosif à front de taille et sa mise en œuvre par pompage par UMFE 2. Cette méthode assez récente (moins de 20 ans) permet à partir de matières premières stockées à front de taille, de fabriquer un produit explosif à partir d’une sensibilisation d’émulsion mère.

Figure 6 : Injection d'émulsion pompable.

Figure 7 : Emulsion pompable dans le forage.

3 - Formalités administrativesFabriquer de l’explosif est une activité qui génère des risques vis à vis de l’environnement et des travailleurs. Cette activité ne peut s’exercer que si elle est autorisée aussi bien pour ce qui concerne les personnes qui la mettent en œuvre, le matériel utilisé ou les produits fabriqués. Si, de surcroît, elle a lieu sur le chantier, des précautions particulières sont nécessaires vis à vis notamment des conditions d’exploitation, d’utilisation et de sûreté. La responsabilité sociétale est engagée, ce qui se traduit par un corpus administratif lourd dont les délais d’accomplissement sont parfois longs et doivent être intégrés dans la planification du chantier.

3.1 - Formalités de conception Les formalités de conception concernent les 3 acteurs impliqués dans le creusement d’un ouvrage à savoir : • Le maître d’ouvrage, • L’entreprise principale qui réalise le chantier, • L’exploitant de l’UMFE qui est généralement le fabricant et fournisseur d’explosifs.

3.1.1 - Dépendant de l’exploitant de l’UMFE et du fabricant/distributeur d’explosifs Ces formalités concernent essentiellement les règles qui autorisent à utiliser et mettre sur le marché, un matériel de fabrication d’explosif et ce produit explosif.

Règles d’agrément du couple explosif/UMFE Au regard de l’administration, une UMFE : - Permet la production de matériaux explosifs déterminés, - Est un véhicule de transport routier, utilisé pour le transport de matières dangereuses, 2 - UMFE : Unité Mobile de Fabrication d’Explosifs

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On profite ainsi de tous les avantages du chargement des explosifs en vrac (remplissage du trou notamment, facilité de chargement) et de réduire considérablement les contraintes de stockage de produits de classe 1 (seuls les dispositifs d’amorçage et de découpage peuvent être stockés à front de taille ou livrés quotidiennement par le fournisseur). En effet, les produits stockés à front de taille nécessaires à la fabrication d’explosif sont des matières comburantes de classe 5.1 et ainsi la réglementation relative aux installations pyrotechniques ne s’applique pas. Cette recommandation fait état des techniques au moment de sa rédaction et ne peut évidemment pas préjuger de l’évolution des réglementations et des technologies dans un avenir plus ou moins proche (autre mode de sensibilisation des émulsions, évolution de la composition des formules, etc.).


- Est un assemblage de matériels destiné à la fabrication des explosifs, - Constitue un équipement de travail. En conséquence, les dispositions administratives suivantes doivent être mises en œuvre par l’exploitant de l’UMFE et le fabricant/distributeur d’explosifs : • Autorisation de production d’explosifs (article L2352- 1 et R2352-23 à 46 du Code de la Défense)

La production d’explosifs est subordonnée à une autorisation délivrée par arrêté conjoint des ministres chargés de la défense, de l’intérieur et de l’industrie et remis à la personne morale ou physique qui en fait la demande. Cette autorisation de production est distincte pour chaque UMFE et fixe l’aire géographique pour laquelle elle est délivrée. Elle vaut autorisation de vente. • Agrément des produits explosifs (Art R2352-65 à 72 du Code de la Défense) Les produits fabriqués par des UMFE doivent avoir reçu un agrément technique obtenu auprès du ministre chargé de l’industrie. Après essais et avis d’un laboratoire agréé (en France, l’INERIS), le ministre prend, après consultation si nécessaire de la CLIPEX (ex CSE), une décision d’agrément qui comporte le nom du titulaire, la limite éventuelle de durée et de nature du produit, les caractéristiques des produits agréés, la présentation matérielle de l’explosif ainsi que les informations devant être fournies aux utilisateurs (conditions d’emploi et péremption). Toute cession d’agrément nécessite un nouvel accord du ministre. Il en est de même pour tout changement par rapport aux caractéristiques techniques du produit. A noter que, à chaque UMFE est associée une gamme de produits dont les caractéristiques sont fournies dans la décision d’agrément (arrêté préfectoral de mise en service). • Autorisation d’emploi des produits La décision d’agrément fixe les conditions d’emploi et les dates de péremption des produits fabriqués. Les produits ne peuvent être utilisés que dans les limites d’emploi fixées par cette décision (autorisation de chargement en chute libre, autorisation de chargement par énergie pneumatique, autorisation de chargement par pompage, autorisation d’emploi en atmosphère grisouteuse, etc.).



• Identification du produit (Article 6 Arrêté du 3 mars 1982) Les produits explosifs fabriqués sur site sont dispensés de marquage CE. • Agréments techniques de l’installation (Art R 2352-97 à 109 du Code de la

• Registre de fabrication et de mouvement des matières premières (Art R 2352-103 à 104 – Arrêté du 13 décembre 2005)

L’exploitation d’une UMFE est subordonnée à la délivrance préalable d’un agrément technique. L’exploitant adresse au préfet du département du siège social de l’exploitant (à Paris, au préfet de police) la demande d’agrément technique de l’UMFE. Après avis des services compétents (DREAL, DIRRECTE, IPE, Police ou Gendarmerie), le préfet délivre l’agrément par arrêté et spécifie les mesures de sécurité et de sûreté définitives. L’agrément cesse dès que l’UMFE est arrêté plus d’un an. - Autorisation de transport matières dangereuses (R2352-73 à 76 du Code de la Défense et arrêté du 3 mars 1982 modifié)

Figure 9 : Exemple de registre de fabrication.

L’exploitant de l’UMFE doit tenir à jour en temps réel un registre indiquant les quantités d’explosifs produites ainsi que les quantités de matières premières utilisées pour leur fabrication. Un inventaire régulier (a minima tous 2 mois) du stock des matières premières doit être effectué dans le local de stockage. L’utilisation des produits doit se faire selon une gestion FIFO (First In First Out).

Règles d’exploitation Figure 8 : Exemple de registre de matières premières pour la fabrication d'émulsion.

Sauf dispositions particulières (aménagement du châssis en norme EX III, conception, techniques prévus dans l’ADR, etc.), le transport d’explosifs de classe 1 dans une UMFE n’est pas autorisé. En conséquence, la réglementation sur le transport des explosifs ne s’applique pas aux UMFE. Néanmoins, l’UMFE doit être conçue en fonction des matières dangereuses transportées (fuel, nitrate d’ammonium, aluminium, émulsion mère, différents réactifs), de la quantité transportée et du classement ONU transport des produits. La « réception à titre isolé » (RTI) de l’UMFE effectuée par la DREAL permet de contrôler que les contenants (cuves, citernes, trémies) sur l’UMFE sont conformes aux dispositions prévues par l’ADR (forme des citernes, angles des trémies, etc.). Une fois la RTI obtenue, le Body 3 de l’UMFE monté sur un châssis ADR, peut être mis en circulation sur la voie publique. Il y a donc bien une distinction entre le Body et le porteur qui porte ce dernier.

L’utilisation d’une UMFE suppose des règles strictes d’exploitation sur les mises hors et en service. • Mise en service de l’UMFE par l’exploitant (Art L512-11+ R512-55 et s, R512-61 à 66 du Code de l’environnement)

Les UMFE sont généralement conçues pour contenir au plus 100 kg de matière active susceptible de détoner. Dans ces conditions, elles appartiennent à la rubrique 1310 3b de la nomenclature ICPE et sont soumises à déclaration avec contrôle périodique. Elles ne sont, en outre, pas soumises à la taxe générale sur les activités polluantes. Dès lors, le déclarant prend le titre d’exploitant. Les dispositions générales relatives aux UMFE sont fixées dans l’Arrêté du 12 décembre 2005 relatif aux ICPE de la rubrique 1310-3b. Les dispositions particulières sont énoncées au décret n°90-153 modifié portant diverses dispositions relatives au régime des produits explosifs. Toute déclaration doit être renouvelée avec la même procédure lors de transfert de l’installation, lors d’une modification des éléments du dossier ou d’une modification substantielle de l’installation. Le contrôle périodique a lieu tous les 5 ans 4 (10 ans si ISO 14000) par un

3 - Body : terme usuel francisé qui désigne l’ensemble des éléments du process constitutif de l’UMFE. / 4 - Le premier contrôle a lieu dans les six mois suivant sa mise en service.

TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°223 - Janvier/Février 2011

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organisme agréé par le ministère chargé des installations classées. Il a pour objectif de vérifier la conformité de l’installation aux prescriptions générales et particulières qui sont exigées. L’organisme agréé remet dans un délai de soixante jours son rapport en deux exemplaires à l’exploitant en faisant figurer les éventuelles non-conformités. Les deux derniers rapports de contrôle technique sont tenus à la disposition des inspecteurs des installations classées par l’exploitant. Lorsque l’installation est implantée sur plusieurs départements, la demande est adressée à tous les préfets concernés et leurs décisions font l’objet d’un arrêté conjoint. En cas de changement d’exploitant, le nouvel exploitant en fait la déclaration au préfet dans le mois qui suit la prise en charge de l’exploitation. • Accident ou incident sur l’UMFE : Tout accident ou incident survenu du fait du fonctionnement de l’installation doit faire l’objet d’un rapport d’accident ou d’incident transmis par l’exploitant à l’inspection des installations classées. Ce rapport précise notamment : - Les circonstances et les causes d’accident ou de l’incident, - Les effets sur les personnes et sur l’environnement, - Les mesures prises ou envisagées pour éviter que cela se reproduise, - Les mesures prises pour pallier les effets à moyen ou à long terme. La remise en service d’une installation hors d’usage suite à un accident (explosion, incendie ou accident endommageant le fonctionnement) peut être subordonnée par le préfet à une nouvelle déclaration. • Arrêt définitif de l’exploitation d’une UMFE sur un chantier donné : L’exploitant notifie au préfet son intention d’arrêt définitif de l’exploitation trois mois avant l’arrêt effectif. La notification indique les mesures prises pour assurer la mise en sécurité du site, et notamment : - L’évacuation ou l’élimination des produits dangereux et des déchets inhérents à l’installation, - La suppression des risques d’incendie ou d’explosion. La remise en état du site est surtout constituée par la remise en état des zones de stockage de la matrice et de l’équipement associé à l’UMFE. Les conditions de remise en état globales du site sont celles préconisées soit par le PLU, soit par le CCTP.

3.1.2 - Dépendant du maître d’ouvrage

par rapport à d’autres activités non compatibles avec le stockage des produits concernés, les dispositions vis-à-vis de la sûreté, l’exploitation du local, etc. Les règles principales sont décrites dans la recommandation AFTES sur le stockage des explosifs. Les mesures retenues par le maître d’ouvrage en matière de sécurité du personnel sont décrites dans le PGC établi par le coordonateur.

3.1.3 - Dépendant de l’entreprise principale en charge des travaux La logistique liée aux flux des matières premières nécessaires à la fabrication des explosifs via l’UMFE dépend de l’organisation du chantier. D’un point de vue administratif, on distingue : - Le stockage de matières premières, - Le stationnement de l’UMFE, - La circulation de l’UMFE sur les voies d’accès au tunnel sur site.

Figure 10 : UMFE sortant de son garage.

Le choix dépend de la configuration du chantier, des contraintes de sécurité, (notamment de risque de heurt par les engins en situations exigües, de stabilité du terrain, etc.) et de sûreté. Dans la mesure du possible, il est préférable de disposer d’un local de stockage des matières premières placé à l’extérieur du tunnel où l’UMFE peut être stationnée lorsque la fabrication n’est pas en cours. Dans tous les cas de figure, le local doit répondre aux dispositions prévues dans les différentes réglementations applicables : • Les déclarations ICPE : stockage de matières comburantes (Nomenclature des installations classées rubrique 1200)

Ce paragraphe est particulièrement destiné à attirer l’attention des maîtres d’ouvrage sur les mesures nécessaires à envisager dès l’avant projet et notamment dans l’étude de faisabilité. En effet, si certaines dispositions ne sont pas prévues (foncier disponible pour l’implantation des locaux contenant les matières dangereuses, pour le respect des zones d’isolement conformément aux réglementations en vigueur), l’entrepreneur gestionnaire du local pourrait se trouver dans l’incapacité de réaliser les travaux conformément à la législation en vigueur. L’utilisation des UMFE nécessite la mise à disposition de locaux pour la conservation des matières premières ainsi que le cas échéant pour celles liées à l’amorçage des tirs (bousteurs, détonateurs, etc.). Ces locaux sont encadrés par des Arrêtés types (par exemple 1200 pour le stockage des matières premières comburantes pour la fabrication sur site, et 1311 pour le stockage des produits de classe 1) : ils fixent les règles d’isolement


Les matières premières utilisées sont des matières dangereuses au sens de la législation. La rubrique à prendre en compte pour le local de stockage est celle du matériau le plus dangereux (cf. Fiche de Données de Sécurité - FDS) au-delà des seuils prévus par la réglementation ICPE. En général, compte tenu des quantités stockées, ce sont les matières comburantes de la rubrique 1200, qui prévalent. Les mesures relevant de cette rubrique sont à mettre en œuvre. Le dossier est à déposer en 3 exemplaires à la Préfecture du lieu où sera implanté le local de stockage. Les délais courants d’obtention du récépissé de la demande avec l’arrêté type sont de 2 à 4 semaines. • Aire de stationnement de l’UMFE sur chantier Les conditions auxquelles doit répondre l’aire de stationnement de l’UMFE sont définies dans l’arrêté d’agrément de l’installation. Elles sont communiquées par



Si, en général, la procédure d’utilisation dès réception est également utilisée pour les produits pyrotechniques nécessaires à l’amorçage (détonateurs, charges amorces, boosters,…), il peut arriver que la procédure de consignation ou la réalisation de dépôt s’avère nécessaire pour ces produits. Les quantités plus faibles qu’un tir traditionnel rendent plus aisées l’obtention des autorisations nécessaires.

Formation du personnel

Figure 11 : UMFE dans son local.

• Dispositifs de sûreté du local de stockage des MP et de l’UMFE (Arrêté du 13 décembre 2005)

L’étude de sûreté ne vaut que pour les UMFE et les produits explosifs. Les arrêtés préfectoraux des UMFE pour le souterrain stipulent des règles pour la mise en sûreté de l’aire de stationnement qui s’appliquent également au local de stockage lorsque l’UMFE y est stationné.

3.2 - Formalités d’exploitation 3.2.1 - Dépendant de l’exploitant de l’UMFE Déclaration à l’Inspection du travail Dans le cadre de l’EST (Étude de Sécurité du Travail pour la fabrication sur site) le dossier doit être transmis pour avis à l’Inspection du travail.

3.2.2 - Dépendant du chantier Déclaration à l’Inspection du travail Dans le cadre de la déclaration d’ouverture de chantier (R8113-1 du code du travail) les employeurs doivent aviser par écrit l’Inspection du travail (DIRECCTE) de l’ouverture de tout chantier employant au moins 10 salariés pendant plus d’une semaine. En outre, l’article 3 du décret 87-231 nécessite la déclaration de l’activité liée aux explosifs dans un délai de 1 mois avant le démarrage des travaux.

Le titre d’acquisition des explosifs - Décret 81-972 Pour détenir des explosifs, il est nécessaire que l’utilisateur futur possède un certificat d’acquisition des explosifs, ceci afin de vérifier que les quantités détenues seront bien utilisées pour leur destination. Dans le cas des UMFE, la production étant assurée par les opérateurs qui fabriquent, c’est celui qui met en œuvre qui doit pouvoir détenir les explosifs. Cette détention est courte puisque la fabrication se fait directement sur le lieu de la mise en œuvre (le forage). La procédure « d’utilisation dès réception » est la plus appropriée à cette situation.

Les opérateurs doivent avoir les compétences nécessaires pour exercer les différentes fonctions qu’ils occupent. S’ils occupent plusieurs fonctions, ils doivent être compétents pour ces différentes fonctions. Ils seront placés sous l’autorité d’un chef de tir (boutefeu désigné par la personne en charge du chantier) dont ils dépendent hiérarchiquement. Ces compétences sont formalisées par différentes formations et autorisations : • Compétences à conduire la fabrication des explosifs : - Aptitude médicale au poste de travail, - Formation spécifique à l’emploi de l’équipement de travail (UMFE) réalisée par les concepteurs de l’équipement et formation au poste de travail, - Habilitation à l’emploi de l’UMFE au sens des articles 81 et 82 du décret n°79-846, donnée par la personne en charge des travaux après vérification des aptitudes et compétences, - Maintien trimestriel des connaissances prévu par le décret n°79-846 réalisé par une personne compétente en interne ou en externe. • Compétences à mettre en œuvre un produit explosif : - Aptitude médicale au poste de travail, - Formation spécifique prévue à l’article 4 du décret n°87-231 et obtention du certificat de préposé au tir options 1 « Travaux souterrains » et 7 « Chargement en vrac utilisant de l’énergie » et formation au poste de travail, - Permis de tir délivré par l’employeur, - Maintien semestriel des connaissances prévu à l’article du décret n° 87-231. • Compétences au poste de travail (en tunnel : risques spécifiques et particuliers, organisation du chantier particulière et spécifique, coordination de l’opération de minage propre au chantier, délais, secours, …) - Accueil sur le chantier, - Formation au poste de travail, - Exercices de secours.

Organigramme de fonctionnement entre le fournisseur de la méthode et le chantier La méthode de sensibilisation et de pompage d’émulsion à front de taille implique que le fournisseur de la méthode devient un acteur du chantier en participant au cycle, par la présence d’un référant UMFE responsable des opérations de maintenance, du suivi logistique (pièces détachées, flux matières premières), du suivi réglementaire (registres, suivi des consignes….) et de la formation des opérateurs. De ce fait, un organigramme de fonctionnement liant le fournisseur de la méthode et l’entreprise réalisant les travaux doit être établi avant le démarrage des opérations. Ce document définira les liens hiérarchiques entre les différents intervenants dans les schémas de décision, les limites de compétences de chacun et les fonctions affectées au référant.


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l’exploitant, responsable de l’UMFE, aux personnels en charge du chantier. Hors période de fonctionnement, compte tenu du caractère sensible de l’installation, il est fortement recommandé de stationner l’UMFE dans un local dédié sécurisé (généralement le même que le local de stockage de matières comburantes).

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4 - Informations sur le produitsToutes les matières premières utilisées sur le site où la sensibilisation d’émulsion est prévue, sont au préalable fabriquées et contrôlées en usine (émulsion mère et réactifs de sensibilisation). Ces produits sont amenés sur chantier et stockés soit en fûts de 200 litres ou GRV (Grands Récipients Vracs) pour les produits gazéifiants, soit en citerne de 25 tonnes ou GRV de 1000 litres pour l’émulsion mère (matrice). La durée de vie de ces produits est au maximum de 6 mois dans des conditions normales de stockage (des écarts de température importants peuvent accélérer le vieillissement de la matrice) et de transport (les transports et transvasements successifs peuvent entraîner des phénomènes de cisaillement pouvant conduire à une cristallisation prématurée), le temps entre la livraison et l'utilisation pouvant varier de 1 semaine à 1 mois en fonction des cycles du chantier. Dans leur condition nominale de stockage, ces produits sont particulièrement stables. La sensibilité des explosifs à l'onde de choc et l’énergie qu’ils délivrent, varient selon leur présentation physique, notamment avec leur densité.

4.1 - Principe de fabrication L'amorçage d'explosifs industriels procède par l'interaction au choc de discontinuités qui produisent des points chauds où l'explosif se décompose : l'énergie ainsi élaborée renforce celle de l'onde de choc initiale et davantage de points chauds sont formés jusqu'à l'obtention de la détonation en masse. Les émulsions explosives sont des mélanges intimes entre les gouttelettes très fines (≤ 5 µ) d'oxydants dispersées dans un milieu continu hydrophobe et réducteur (phase huile).

4.2 - Plage de densité La densité des explosifs industriels est la caractéristique physico-chimique qui a le plus d'influence sur leurs caractéristiques pyrotechniques, notamment sur la vitesse de détonation, la sensibilité à l’amorce et l’énergie volumique (MJ/m3) dégagée par la réaction (voir Energie massique et volumique § 4.5). Ainsi, un explosif de densité trop faible ou trop forte aura tendance à déflagrer voire ne pas réagir du tout. On peut distinguer la densité d’encartouchage et la densité de chargement pour les explosifs en vrac dans les trous de mine. Les densités évoluent de 0,8 pour les nitrate-fiouls en vrac jusqu’à 1,5 pour les dynamites les plus denses. La densité des explosifs liquides est obtenue en déterminant la masse de matière occupant un volume donné dans un bécher plastique calibré. Lors de sa mise en œuvre, le contrôle de la qualité de l'explosif produit se résume au contrôle du process du pompage et d'homogénéisation des réactifs : cette opération est assurée par le module de fabrication équipé de pompes de précision et de débitmètres, reliés à un automate programmable qui régule les différents débits de pompage par rapport à l'explosif à produire. Les débits des différents produits sont également affichés sur un écran ou sur des manomètres pour permettre un contrôle visuel à l'opérateur chargé des opérations de fabrication : en cas d'anomalie, le pompage peut être arrêté à tout moment.

Figure 13 : Mesure de densité sur chantier.

Figure 12 : Viscosité de la matrice.

Ces émulsions, aussi appelées matrice ou émulsion mère, élaborées en usine, présentent une densité élevée. Lorsqu'elles sont exemptes de points chauds, leur niveau de sensibilité aux sollicitations mécaniques est quasiment nul, ce qui permet de les classer, non plus dans la catégorie des explosifs, mais dans celle des liquides comburants. Une voie connue de génération de points chauds est le dégagement de microbulles d'azote résultant de la décomposition d’une solution de nitrite de sodium en présence d'un catalyseur. Seule une bonne répartition des bulles permettra une sensibilisation homogène de nature à transmettre une onde de détonation stable. 32


Une procédure établie par le fabricant d’explosif, exploitant le module de fabrication, définit la méthodologie de mesure de densité sur chantier qu’il convient de respecter. Il est souhaitable qu’un prélèvement pour mesurer la densité soit réalisé : 1. au début de la phase de fabrication (pour s’assurer que le process fonctionne), 2. au niveau du chargement des trous de bouchon, phase primordiale, et 3. en fin de chargement (pour s’assurer que la densité souhaitée est bien obtenue pour la mise à feu),



4.3 - Viscosité

Figure 16 : Incidence de la viscosité sur la tenue du produit.

Figure 14 : Feuille de chargement de tir.

La mise à feu d'une émulsion sensibilisée par réaction chimique (générateur de gaz) ne peut se faire que lorsque la densité, mesurée sur le dernier trou, aura atteint sa valeur optimale définie par le fabricant. L'ensemble des informations relatives au chargement (vitesse de pompage, température des produits, densité de l'échantillon…) est consigné sur une fiche de chargement pour chaque tir par l'opérateur et archivé dans le cadre de la traçabilité de la production selon les process qualité inhérents aux entreprises. La plage de densité renvoie à la fiche d’agrément du produit. Un produit peut être agréé pour une densité donnée avec une tolérance à +/- 10% ou être agréé sur une plage de densité donnée avec tolérance définie également. La plage de densité requise pour un fonctionnement correct du produit est indiquée sur sa fiche technique. Si la densité est supérieure ou égale à la densité critique, l’émulsion n’est plus amorçable; cette indication doit être donnée par le fabricant. Si la densité est inférieure ou égale à 0,70, il n’y a pas risque d’hypersensibilisation ou de fonctionnement intempestif. En revanche il y a, en plus de l’azote, formation d’oxydes d’azote (Nox) toxiques. Dès le commencement de ce dérèglement, l’opérateur peut percevoir l’odeur de ces composés et l’apparition de fumées rousses, et, ainsi, procéder à une correction immédiate par modification du débit des réactifs ou il peut arrêter la production par la boîte à boutons filaire ou la télécommande radio. Lors de leur formation, l’attention des opérateurs est particulièrement attirée sur l’importance de la valeur de la densité et de son contrôle.

Figure 15 : Ecran de contrôle du process de fabrication.

La viscosité dépend essentiellement des caractéristiques des combustibles (Huiles minérales utilisées dans la formule) et de la taille des gouttelettes de l'émulsion (paramètres process). La viscosité finale de l’émulsion sensibilisée est directement liée à celle de l’émulsion mère utilisée. En pratique, la viscosité finale du produit peut avoir un impact sur : • La pression de pompage dans le process (un produit trop visqueux peut augmenter la pression de pompage), • La tenue du produit dans le trou dans le cas de mines inclinées vers le haut (ex mines de reprofilage de voûte), ou de failles ouvertes sans venue d’eau (fuite de produit), • La tenue du produit dans le forage dans le cas de légères venues d’eau par le fond de trou qui crée une contre pression par l’arrière. Dans la pratique la viscosité ne se mesure pas sur chantier mais en laboratoire lors de la fabrication de la matrice.

4.4 - Vitesse de détonation La vitesse de détonation des explosifs donne une idée de la performance de l’explosif : plus elle sera élevée, plus l'onde de choc créée sera forte. Cette vitesse varie en fonction de nombreux paramètres de tir dont : • La densité de l'explosif La vitesse sera maximale pour une plage de densité optimale. Une densité trop faible ou trop forte abaisse la vitesse de détonation ou l’annule dans les cas limites (l’explosif ne réagit plus). • Le diamètre de la charge La vitesse augmente avec le diamètre jusqu'à tendre vers la vitesse théorique calculée pour une charge de diamètre infini. En dessous du diamètre critique de détonation, la vitesse de détonation à l’air libre tend rapidement vers zéro. Figure 17 : Résultat d'une mesure de VOD sur de l'émulsion pompée.


M


La matrice est un fluide non newtonien, donc la valeur de viscosité varie en fonction du cisaillement (le débit de pompage). Elle est mesurée à l'aide d'un viscosimètre mobile. La spécification est reportée sur la fiche technique d’agrément du produit.

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• La puissance d'amorçage Un amorçage insuffisant (pression de détonation) ne permet pas d'atteindre le régime de détonation ; il peut éventuellement provoquer l’arrêt de la détonation de l’explosif. La vitesse de détonation optimale n'est atteinte qu'au bout d'une certaine distance après l'amorçage. Enfin, de la même façon que l’amorçage conditionne la mise en détonation des explosifs, le diamètre est le paramètre qui fixe la valeur maximale de la vitesse de détonation de l'explosif. • Le type d'explosif • Le confinement de l'explosif La vitesse est plus élevée lorsque les charges sont confinées. La mesure de vitesse de détonation peut être réalisée sur le site d’emploi. Les mesures sont réalisées au moyen d'un câble coaxial placé dans le trou de mine. Lors de la détonation, le câble est détruit et on mesure le raccourcissement du câble en fonction du temps. La vitesse de raccourcissement du câble donne la vitesse de détonation dans le trou de l'explosif.

Figure 18 : Mesure de VOD en chantier.

4.5 - Energie massique et volumique L’énergie théorique ou énergie potentielle d’un explosif est évaluée à partir des équations de thermodynamique en fonction de la composition chimique de l’explosif. Le calcul est effectué par ordinateur suivant des codes de calcul développés en interne. Les explosifs chargés en vrac (ANFO, émulsion pompable) permettent de remplir 100 % du forage. De par leur densité plus élevée (de 25 à 50 % de plus) par rapport à l’ANFO, les émulsions pompables permettent alors des gains de 5 à 25 % d’énergie volumique.

Figure 19 : Variation des énergies massiques et volumiques en fonction des produits.

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Figure 20 : Mesure du diamètre critique de détonation.

4.6 - Diamètre critique C'est le diamètre minimal à partir duquel l'explosif, à l'air libre, détone. Il est déterminé en tirant une charge en forme de tronc de cône, amorcée du côté du plus gros diamètre. La mesure du diamètre minimal est confirmée par des tirs de charges cylindriques. Lorsque les charges sont confinées, le diamètre critique est légèrement plus faible. Cependant, en pratique, l'explosif choisi sera chargé dans des trous de diamètre supérieur au diamètre critique de détonation. Le type de chantier conditionne ainsi le choix de l'explosif. Ainsi, en travaux souterrains (diamètre de foration < 60 mm) l'explosif choisi aura de préférence un diamètre critique faible. En ce qui concerne les émulsions pompables utilisées en galerie, des formules spécifiques sont développées afin d’assurer la sensibilité à l’amorçage en petit diamètre et ainsi de pouvoir être utilisé dans les diamètres courants de foration (41 à 57 mm). Il est important de connaître ce paramètre car il peut être une des raisons d’un mauvais fonctionnement du produit voire d’un non fonctionnement. Par exemple si l’opérateur ne maîtrise pas la vitesse de retrait du tuyau (retrait trop rapide de la canule de chargement ou au contraire tuyau qui traine dans la colonne créant ainsi un tunnel de vide), la colonne d’explosif réalisée dans un trou de mine horizontal, peut se trouver en deçà du diamètre critique de détonation. En conséquence : • La formation des opérateurs pour le contrôle du retrait des canules de chargement est primordiale. • Lors de la conception des plans de tir, le diamètre de foration le plus élevé possible sera privilégié en adéquation avec les contraintes environnementales (vibrations).

4.7 - Cinétique de gazéification La cinétique de gazéification détermine la vitesse à laquelle la densité finale est atteinte ; c’est par conséquent une donnée en minutes. La cinétique de gazéification dépend de plusieurs paramètres pratiques qui sont : • La température de la matrice (une matrice froide gazéifiera plus lentement



Figure 21 : Cinétique de gazéification en fonction de la température.

• La densité finale voulue ; plus la valeur finale à atteindre est éloignée de la valeur initiale, plus le temps sera important. Lors de la mesure de densité à front de taille, l’opérateur enregistre le temps que le produit met pour atteindre sa densité finale. Ce n’est que par cette mesure que l’autorisation de tirer sera donnée par rapport à l’heure du dernier trou chargé et au temps mis par le produit pour gazéifier.

contaminé par des germes peut rapidement conduire à une cristallisation en masse du container de stockage. Un test appelé le « test de la carte de visite » permet d’apprécier la présence de germes ou non dans la matrice. Il consiste à appliquer une fine couche de matrice sur une carte de visite et à apprécier si les inscriptions sont nettement visibles ou non au travers du produit étalé. La présence de cristaux dans la matrice n’a pas de conséquence sur la sécurité du produit final ; les conséquences résident principalement en des difficultés rencontrées lors du chargement par une obturation des mélangeurs statiques occasionnant des montées en pression du système (le process doit être alors stoppé) et des nettoyages incessant du process (déchets produits et perte de temps). Le vieillissement peut être accentué par des cisaillements successifs effectués sur la matrice (cisaillement produit durant le transport ou par dépotage successif du produit) ; les écarts de température importants dans le local de stockage peuvent également accélérer le vieillissement.

4.9 - Sensibilité à l’amorçage Figure 23 : Bousteur d'amorçage associé à son détonateur.

4.8 - Durée de vie des matières premières et du produit sensibilisé Figure 22 : Cristallisation d'émulsion mère dans son récipient de stockage.

Cette donnée importante fournie par le fabricant d’explosifs, doit être comparée aux cadences d’utilisation sur chantier. En pratique, le turn-over des produits est relativement élevé pour éviter tout problème lié à des produits trop vieux. La question peut se poser lors d’arrêt des tirs sur un chantier (par exemple traitement d’une faille ou d’une zone géologique spécifique). Le vieillissement des produits se caractérise principalement par l’apparition de germes de cristallisation sur les parois du récipient de stockage. Un récipient Nature des gaz CO2 H2O N2 NO NH3 H2 CO Volume total en L

La sensibilité à l’amorçage est mesurée afin d’apprécier la limite d’amorçabilité pour éviter les ratés. L’épreuve consiste à rechercher dans une gamme d’amorces de différentes forces quelle est l’amorce la plus faible qui assure la détonation de la substance considérée. Dans la pratique on distinguera le détonateur à 0,8 g de pentrite, le détonateur associé à un cordeau détonant, un détonateur associé à une cartouche (ou booster) dans le cas de produits non sensibles au détonateur. Ces tests sont réalisés en usine. En pratique, la fiche technique du produit renseigne sur l’amorçage optimal à utiliser.

4.10 - Nature et volume des gaz produits Chaque produit explosif possède son propre bilan gazeux dans la décomposition. Le tableau ci-dessous fournit pour les produits usuels utilisés en galerie, le bilan du dégagement gazeux calculé lors de la détonation des produits.

Émulsion pompable Moles/kg L/kg %

Émulsion encartouchée Moles/kg L/kg %

Moles/kg

4.3 27.4 9.7 0 0 0 0

1.6 19.6 8.1 0 0.2 2.3 1.4

8.3 20.1 9.9 0 0 0 0

95.3 613.7 218.3 0 0.4 0.9 0.6 929

10.3 66 23.5 0 0 0.1 0.1 100

35.5 438 181 0.1 5.4 52.3 31.4 744

4.8 58.9 24.3 0 0.7 7 4.2 100

Dynamite L/kg %

Moles/kg

Nitrate-fuel L/kg %

186.4 449.6 222.4 0

21.7 52.4 25.9 0

3.8 27.7 11.8 0

84.8 620.1 261.1 0.2

8.7 63.6 27.1 0

0 0 858

0 0 100

0.1 0.1

3.3 2.9 975

0.3 0.3 100

Tableau 1 : Bilan gazeux issu de la détonation pour différents produits TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°223 - Janvier/Février 2011

M


qu’une matrice chaude ; pour des raisons de reproductibilité d’une volée à l’autre, il est important de conserver la matrice dans un local de stockage iso tempéré (minimum conseillé 15°C).

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5 - Matériels-


De la qualité et de la technicité du matériel, dépend grandement la réussite du projet. La maintenance effectuée sur celui-ci est également un facteur clé pour éviter les problèmes qui perturberaient les cadences du chantier et pourraient mettre en péril la sécurité des travailleurs.

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Figure 26 : Module de sensibilisation monté sur lorry.

5.1 - Module de sensibilisation Il existe différents types de modules sur le marché. La technique de sensibilisation par gazing est largement répandue car bien maîtrisée et d’un coût plus abordable. La technologie qui consiste à ajouter à l’émulsion-mère des éléments physiques pour abaisser sa densité afin de la rendre sensible (micro billes de verre, billes de polystyrène, etc.) est peu répandue à cause de la manipulation délicate de ces additifs et du coût de la méthode.

Le concepteur du module cherchera néanmoins à proposer un matériel quasi universel compte tenu des délais de fabrication et délais d’obtention des agréments.

5.1.2 - Maintenance

Figure 25 : UMFE pour tunnel sur son porteur ADR. Figure 24 : Plaque de conformité CE sur châssis UMFE.

La maintenance d’une UMFE est non seulement importante comme tout matériel de production, mais aussi elle répond à une obligation stricte portée sur son agrément. Un plan de maintenance (quotidien, hebdomadaire, mensuel et annuel) doit être rédigé et un registre tenu à jour et consultable par les autorités. Du fait de cette obligation réglementaire et de la responsabilité engageant l’exploitant de l’UMFE, une présence obligatoire d’un opérateur habilité par lui est requise en permanence sur le chantier pour la maintenance préventive et curative.

5.2 - Porteur Quel que soit le type de technologie, un agrément technique porté par Arrêté Préfectoral est nécessaire, liant le matériel et le ou les produits qui y sont fabriqués (qui sont eux-mêmes agréés) (voir art I.3.1.1). Le matériel doit en outre obtenir la conformité CE.

5.1.1 - Conception Il n’y a pas de charte modèle pour la conception d’une UMFE. Le concepteur doit s’appuyer sur ses compétences techniques et sa connaissance de la réglementation (ainsi que de la sensibilité des personnes ayant en charge la vérification). La conception du module doit s’appuyer sur un cahier des charges qui tient compte : • De la capacité de matière première à embarquer. Celle-ci dépend : - De la taille du tir, - De la capacité à charger plusieurs volées sans rempotage de matières premières, • Du nombre de canules de chargement, • De la technologie de sensibilisation (gazing, Mbv, etc.), • De l’indépendance des circuits menant à chaque canule de chargement, • Des organes de sécurité bloquants, • Des organes de sécurité non bloquants, • Du type et de la taille du porteur (articulé, 4x4, plateau, etc.).


Au niveau du porteur du Body de l’UMFE, hormis des chantiers spécifiques (galerie de petite section, courbe prononcée, pente, etc.), un porteur classique peut être utilisé. Si une section de voie publique doit être empruntée (traversée de route, utilisation de l’UMFE d’une attaque sur l’autre en empruntant une route,…), il faudra que le châssis possède une homologation ADR (transport de matières dangereuses sur route) et les opérateurs le conduisant (permis Poids Lourd obligatoire), le permis de transport de matières dangereuses option citerne en plus de la FIMO et FCOS à jour.

Figure 27 : UMFE sur porteur articulé non ADR.

Il est possible d’intégrer une nacelle de chargement au porteur de l’UMFE (la législation sur les nacelles élévatrices s’applique alors en plus).



6 - Stockage des matières premières - Arrêté type 1200-

Parce qu’elles sont classifiées dangereuses, le stockage des matières premières doit répondre à la réglementation des Installations Classées pou la Protection de l’Environnement (ICPE), à partir du moment où le seuil de stockage dépasse le minimum fixé dans la nomenclature des installations classées. Les figures ci-dessous rappellent pour chacun des produits stockés (émulsion mère, acide acétique et réactif de sensibilisation), les seuils de classement dans la nomenclature des ICPE. • Pour l’émulsion mère, la quantité généralement stockée sur site est inférieure à 20 tonnes (2 à 3 semaines de consommation) ce qui génère un classement en 1200-2c imposant de déposer un dossier de déclaration.

pas suffisante pour une évolution horizontale, un stockage vertical des GRV placés sur des racks de rangement pourrait permettre de gagner de l’emprise au sol. Les plans des installations doivent être disponibles sur chantier, conformes au dossier de déclaration et tenus à jour.

Figure 29 : Exemple d'un plan d'implantation d'un hangar de stockage de matières premières.

Figure 30 : Stockage vertical des GRV de matrice sur des racks.

6.2 - Distances d’isolement • Pour l’acide acétique (correcteur d’acidité nécessaire à la cinétique de gazéification), les quantités stockées sur site sont généralement inférieures à 1 tonne, excluant de fait toute déclaration ICPE.

• Pour le réactif de gazéification (produit classé toxique), les quantités stockées doivent impérativement être inférieures à 1 tonne sinon il faudra faire un dossier de déclaration pour le stockage de produit toxique (dangerosité majorante par rapport aux matières comburantes).

6.1 - Dimensions Les dimensions du hangar de stockage doivent permettre, outre le stockage des différentes matières premières en bon ordre et bien séparées, le stationnement de ou des UMFE (cas d’un chantier de creusement à multiples attaques), et un espace pour stocker différents objets inhérents à l’activité de fabrication (pièces de rechange, armoire de rangement documentaire, gerbeur de palette, etc.). Les dimensions du hangar de stockage devront cependant tenir compte de la place disponible sur l’emprise des installations. Si la place disponible n’était

Figure 31 : Local de stockage MP et UMFE.

Pour des raisons évidentes de sécurité, la réglementation impose des distances d’éloignement entre le stockage de matières comburantes et d’autres stockages et/ou activités. On citera : • Minimum de 25 mètres des établissements recevant du public et des immeubles de grande hauteur, • Minimum de 10 mètres des immeubles habités ou occupés par des tiers, des limites de propriété et des voies ouvertes à la circulation publique, • Minimum de 25 mètres des installations classées externes soumises à autorisation présentant des dangers graves d’incendie ou d’explosion, • Minimum de 8 mètres de tout stockage de matières dangereuses d’une autre nature pouvant entraîner un accroissement des risques.

6.3 - Aménagement Les locaux doivent être conçus avec une résistance minimale au feu : • Parois et planchers hauts : coupe feu de degré 2 heures, TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°223 - Janvier/Février 2011

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Figure 28 : Hangar de stockage de matières comburantes.

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• Couverture incombustible, • Portes intérieures coupe feu de degré 2 heures et munies d’un ferme porte, • Portes donnant vers l’extérieur pare flamme de degré 2 heures, • Matériaux de classe M0, • Dispositifs en partie haute d’évacuation des fumées. L’accès au secours doit être facilité en cas de problème. Figure 32 : Matériel de lutte contre l’incendie.

Des moyens de lutte contre l’incendie seront mis en place avec au minimum : • Des extincteurs répartis à l’intérieur des locaux, • Des extincteurs répartis sur les aires extérieures, • Les agents d’extinction doivent être appropriés aux produits stockés (classe ABC pour les matières comburantes), • Un ou plusieurs appareils d’incendie implantés à proximité (bouches d’incendie par exemple) à 200 mètres au plus du local de stockage, • Une réserve de sable maintenu meuble et sec et des pelles, • Des matériels spécifiques (masques, combinaisons) maintenus en bon état et vérifiés annuellement. Toute source d’ignition est interdite dans le local avec un rappel par une signalétique claire affichée. Pour tous travaux de soudure, de meulage, de travaux au chalumeau, etc., un permis feu devra être délivré et des consignes précises établies.

6.4 - Mesures à prendre pour éviter les dispersions accidentelles Figure 33 : Bac de rétention individuel pour les réactifs.

Les sols des locaux doivent être étanches et aménagés pour pouvoir récupérer les eaux de lavage. Pour cela un seuil d’au moins 10 cm de hauteur doit être réalisé sur le pourtour du hangar. Tout stockage de produits liquides susceptibles de créer une pollution doit être associé à une capacité de rétention au mois égale à la plus grande des deux valeurs suivantes : • 100 % de la capacité du plus grand réservoir, • 50 % de la capacité totale des réservoirs associés. La nature du contenant (GRV : Grand Récipient Vrac) et la viscosité de l’émulsion mère permettent de s’affranchir de bac de rétention propre à chaque GRV. 38


Le seuil (1 rangée de parpaings) réalisé sur le pourtour du hangar permet de réaliser une rétention en cas d’épandage accidentel d’un GRV. Pour les réactifs, un bac de rétention propre sera associé au fût de 200 l ou au GRV.

6.5 - Exploitation du stockage 1. Surveillance/contrôle d’accès : l’exploitation du local doit être confiée à une personne nommément désignée par le responsable du chantier. Cette personne aura une connaissance sur les dangers des produits stockés. Un contrôle d’accès au local de stockage doit être mis en place afin d’éviter à toutes personnes étrangères de pénétrer dans le local. Pour cela les portes donnant accès au local devront être en permanence fermées à clef. Figure 34 : Identification du produit associée à son symbole de danger.

2. Étiquetage : l’exploitant devra mettre à disposition les documents permettant de connaître la nature et les risques des produits stockés (FDS : Fiches de Données de Sécurité). Un étiquetage des dangers doit être apposé sur les contenants et sur les portes extérieures du hangar. 3. Un registre d’entrée et sortie des matières premières doit être tenu à jour et à disposition de l’Inspecteur des installations classées. (voir Figure 8: exemple de registre de matières premières pour la fabrication d'émulsion).

6.6 - Equipements et accessoires Le dépotage des matières premières nécessite une énergie. Celle-ci peut être de différent ordre (pneumatique, électrique ou mécanique). On citera pour exemple : • Des tubes plongeurs pour les réactifs, qui alimentent une pompe électrique ou pneumatique, • Des flexibles de gros calibre alimentant une pompe DOP pneumatique.

Figure 35 : Dépotage de l'émulsion mère avec une pompe DOP.



6.9 - Gestion des déchets de stockage Figure 37 : Zone de stockage de déchets provenant de l'installation.

Les installations électriques doivent être contrôlées après leur installation et vérifiées tous les 3 ans. Si le stockage doit être réalisé durant des périodes hivernales, des dispositions doivent être prises afin d’assurer le maintien d’une température constante et d’environ 10°C minimum à l’intérieur du local. Un chauffage électrique soufflant suffit généralement.

6.7 - Ventilation Les locaux doivent être convenablement ventilés.

6.8 - Affichage Outre les affichages liés aux interdictions (feux, flammes, cigarette), aux obligations (EPI) et à l’information sur les produits stockés, l’exploitant du local doit afficher les consignes de sécurité et d’exploitation à l’intérieur du local. • Consignes de sécurité : elles indiqueront l’interdiction de feu, les mesures à prendre en cas de fuite, les moyens d’extinction, la procédure d’alerte avec les numéros utiles, les procédures d’arrêt d’urgence, • Consignes d’exploitation : elles indiqueront les modes opératoires pour la manipulation des produits dangereux, la fréquence de contrôle des dispositifs de sécurité, les instruments de maintenance et de nettoyage.

Les déchets produits par l’installation doivent être stockés dans des conditions limitant les risques de pollution. Afin d’éviter tout mélange, il est fortement recommandé d’identifier une zone de stockage des déchets et de l’isoler. On citera comme déchets : • Les GRV vides mais souillés, • Les chiffons souillés. Les déchets banals (papier, bois, verre…) sont récupérés et valorisés comme des ordures ménagères. Les déchets industriels (produits non conformes) doivent être éliminés dans des installations autorisées à recevoir ces déchets. L’exploitant doit être en mesure d’en justifier l’élimination. Figure 38 : Emulsion mère cristallisée = déchet industriel.

7 - Plan de tir-

Energie volumique

Le plan de tir est assez proche de celui employé avec de la dynamite. La différence est due au diamètre critique des émulsions pompables qui impose un diamètre de foration minimum (généralement > 41 mm).

Figure 39 : Comparatif des différentes configurations de chargement en terme d'énergie volumique.

Le remplissage optimum du trou de mine (voisin de 100 %) permet l’utilisation de diamètre de foration plus important (57 à 64 mm) par rapport à ceux employés avec des explosifs encartouchés, par un couplage roche/explosif idéal. Ce couplage, associé à une densité paramétrable, donne une énergie volumique supérieure à celle obtenue avec un chargement traditionnel ce qui autorise des augmentations du maillage. La quantité de produit injectée dans les trous de mine est déterminée par le diamètre, la profondeur du trou, la densité et l’allongement de la charge requis. L’association d’un détonateur et d’un booster d’amorçage délivre une pression de détonation la plus importante possible, nécessaire à l’initiation du produit. Les trois types de détonateur (électrique, non électrique et électronique) peuvent être employés mais avec une difficulté de mise en œuvre en ce qui concerne les détonateurs électriques (produit oxydant l'épissure, difficulté à raccorder les fils avec des gants), Du fait de la nature du produit (explosif vrac) et de l’allongement nécessaire et requis pour obtenir un fonctionnement correct des mines sans bourrage, on constate généralement une surconsommation par rapport à un chargement traditionnel par pré-charges. Cette surconsommation peut être maîtrisée par TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°223 - Janvier/Février 2011

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Figure 36 : Dispositif de chauffage du hangar.

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une rigueur du personnel mettant en œuvre le produit (respect des quantités) et un contrôle très strict de l’encadrement sur le personnel de mise en œuvre (chef de poste, chef de chantier).

Tableau 2 : Quantité à programmer en fonction du diamètre, de la densité du produit et de la longueur à charger.

Figure 40 : Exemple du plan de tir de la descenderie de la Praz.

8 - Règles d’utilisationPour tirer au mieux partie de cette technologie, l’organisation depuis la base de stockage jusqu’au front de taille doit respecter scrupuleusement un plan d’opérations dans lequel le chef de chantier (à défaut le chef de poste) sera pleinement impliqué.

8.1 - Préparation du chargement Cette opération a pour objectif le rempotage complet du module de chargement (matrice, réactifs et eau) afin d’assurer le chargement complet de la volée sans interruption. Cette étape s’opère bien avant le chargement afin de rendre disponible le matériel en temps voulu. Le module de fabrication ne sera amené à front qu’au dernier moment pour : • Éviter un refroidissement de la matrice stockée dans les cuves du module par un stationnement hors ou dans la galerie (principalement en période hivernale) qui rendrait la cinétique de gazéification plus longue voire incertaine, • Respecter les contraintes de sûreté imposées par les Arrêtés du 12 et 13 décembre 2005. 40


8.2 - Règles d’isolement de l’activité Une étude de sécurité du travail (EST), déposée lors de la demande d’agrément du module de fabrication, définit les règles d’isolement (distance à respecter entre l’activité de fabrication et les autres activités du chantier) et le nombre de personnes limitées dans la zone de danger (rayon autour de l’endroit où la matrice est sensibilisée ; par exemple, dans le cas du module de sensibilisation, le bout de la canule où se situe le mélangeur statique).



1. Effectifs présents en Zone 1 (5 m)

Figure 41 : Panneaux de signalisation de la zone d'exclusion.

2. Effectifs présents en Zone 2 (R2 à 8m) 3

Cette distance d’isolement dépend de la quantité de matière active mélangée dans toute pièce du module de fabrication. Plus cette quantité est faible, plus petite sera la distance d’isolement. Par exemple, si la sensibilisation s’opère avant la canule de chargement, la quantité de matière active à prendre en compte sera la contenance totale de la canule multipliée par le nombre de canules. Si celle-ci s’opère en bout de canule, la quantité à prendre en compte sera faible (environ 50 grammes/canule) et donc les distance d’isolement également (de l’ordre de 7 mètres en arrière du front de taille). En réalité pour des raisons pratiques (déplacement de la nacelle, déplacement du module de fabrication, présence des canules de chargement….) la distance d’isolement est délimitée en avant du module de chargement soit bien au-delà des distances imposées par l’EST (l’Étude de Sécurité du Travail). Il est obligatoire de matérialiser cette zone de délimitation par un dispositif dédié (panneaux avec signalétique, chaîne) avec rappel des interdictions à l’entrée de la zone (interdiction de fumer ou de faire du feu, interdiction d’avoir des émetteurs radio, nombre de personnes autorisées).

Figure 42 : Signalisation de danger autour de l'UMFE.

R2 = 8. √1= 8 m. Le nombre de personnes pouvant se trouver dans ces deux zones est réduit durant la préparation du tir aux opérateurs conduisant le module de sensibilisation et aux personnes nécessaires aux opérations de tir, formées à cet effet (boutefeu et aides par exemple). Au-delà de la Z2, les activités du chantier peuvent se dérouler.

8.3 - Limitation du nombre de personnes Dans la zone de restriction, la réglementation impose de limiter le nombre de personnes au strict minimum et limité à l’activité pyrotechnique; en Z1 le nombre maximal est limité à 5 personnes et on se bornera à cette limitation dans toute la zone d’exclusion. Par exemple, une équipe de chargement type peut être composée de la façon suivante : • L’opérateur du module de fabrication qui est habilité par son employeur, • 1 équipe de 2 personnes au sol pour le chargement des trous à hauteur d’homme, • 1 équipe de 2 personnes sur la nacelle de chargement pour les autres trous non accessibles depuis le sol. Toute personne étrangère à cette équipe ne doit pas franchir la zone délimitée. L’encadrement doit faire sortir une personne de l’équipe au sol pour pénétrer dans la zone afin de toujours respecter le seuil maximal de personnes autorisées. Figure 43 : Organisation du travail autour de l’UFME.

Exemple : Le module de sensibilisation ne contient pratiquement pas de PRODUIT EXPLOSIF. Seuls quelques grammes d’explosif sensibilisé se trouvent en bout de canule. Il ne génère pas intrinsèquement de zones de danger. Par contre, il est situé à moins de 30 mètres du lieu de chargement des trous de mines. La probabilité d’accident pyrotechnique (cf circulaire du 08 Mai 1981) est évaluée au niveau de P2. Le module de sensibilisation a comme caractéristique de base d’être mobile et de servir au chargement des trous de mines sur un chantier en exploitation. Il génère donc des zones de danger également mobiles. Dans le cadre de l’Arrêté du 20 avril 2007, certaines co-activités doivent être prises en compte.

8.4 - Type d’amorces compatibles Figure 44 : Télécommande radio sans fil pour le démarrage du cycle de fabrication.

L’EST dresse une liste exhaustive des risques inhérents ou générés par l’activité de fabrication d’explosif du module considéré. Dans cette EST, il est défini le type de détonateurs qu’il est possible d’associer au module de fabrication vis-à-vis des risques générés. Par exemple, on listera comme risques principaux l’électricité statique générée par le module : compte tenu du type de produit et de la présence d’un anneau d’eau entre le produit et le plastique, la production TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°223 - Janvier/Février 2011

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La quantité d’explosifs envisagée est de 1 kg (quantité présente dans 2 pots d’échantillon et dans 2 mélangeurs statiques), en excès par rapport aux quantités attendues 3 R1 = 5. √1= 5 m. Le personnel présent dans ce rayon de 5 mètres peut être défini ci-après : • 5 personnes

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d’électricité statique est quasi nulle. Il n’y a pas de restriction sur le type d’amorce de ce point de vue là. Par contre si des émetteurs radio fréquence sans fil sont utilisés (pour le module de sensibilisation ou d’autres équipements du chantier), il convient de vérifier si la puissance d’émission est compatible avec les détonateurs électriques employés. L’utilisation de détonateurs non-électriques et/ou électroniques permet de s’affranchir des problèmes d’électricité vagabonde (courant statique ou de mise à la terre). Par exemple, le module de chargement ayant une télécommande qui transmet les ordres par une liaison hertzienne et émettant à une fréquence de 433 MHz et une puissance de 10 mW, ne peut pas initier un détonateur électrique. (ref. CENELEC TC 31 "Prévention contre l’amorçage intempestif des dispositifs électro-explosifs à fil chaud des rayonnements à haute fréquence").

8.5 - Mise en place des matériels

8.7 - Amorçage du process Figure 47 : Amorçage du process par l'injection d'un anneau d'eau.

La fabrication de l’explosif nécessite au préalable que le process soit prêt à fonctionner. Cette opération consiste à préparer les canules de chargement en injectant de l’eau afin d’assurer une lubrification (création d’un anneau d’eau entre la paroi interne de la canule et le produit à pomper), lubrification indispensable pour travailler avec des pression de pompage les plus basses possible (de l’ordre de quelques bars) pour des questions de sécurité.

8.8 - Définition des qualités et contrôle des quantités mise en place

Figure 45 : Nacelle en place dans la zone d'isolement de l'UMFE.

Seuls les matériels nécessaires à l’activité de chargement sont autorisés dans la zone de danger, à savoir : la ou les nacelles de chargement, le module de fabrication, des pompes pour évacuer l’eau à front.

Cette opération est primordiale afin de respecter les quantités prévues au plan de tir. Le chef de poste mesure en différents points du front de taille (bouchon, partie droite et partie gauche), les profondeurs de trous afin d’adapter au mieux la quantité à injecter dans les trous (voir Tableau 2: quantité à programmer en fonction du diamètre, de la densité du produit et de la longueur à charger). De plus, des marqueurs doivent être mis en place sur la canule de chargement qui permettront à l’opérateur canule de vérifier si la quantité injectée est suffisante (allongement de charge suffisante) ou au contraire de stopper le pompage si le trou était moins profond que prévu.

8.6 - Mise en place des amorces et des boosters d’amorçage Figure 48 : Saisie des quantités sur l'écran de l'automate de l'UMFE.

8.9 - Contrôle qualité du produit Figure 46 : Mise en place du couple bousteur/détonateur au bon emplacement sur le front de taille.

Cette opération cruciale consiste à respecter scrupuleusement sur le front, les emplacements des détonateurs indiqués sur le plan d’amorçage. Cette opération consiste à placer le couple booster d’amorcage/détonateur à son bon emplacement, indiqué sur le plan d’amorçage, sur le front de taille. Il est recommandé de réaliser cette opération entièrement avant le début du chargement afin de simplifier et de systématiser les opérations de pompage pour les opérateurs. 42


Le contrôle de la qualité du produit est une étape essentielle et primordiale pour la bonne réussite du projet. En effet un produit n’ayant pas ses caractéristiques nominales aura un fonctionnement en dessous des résultats attendus avec des conséquences sur la qualité du tir (rendement du tir, foisonnement, vibrations, présence de culots, blocométrie, etc.). On distinguera : • Les contrôles réalisés sur les matières premières avant la fabrication de l’émulsion mère (nitrate d’ammonium, combustibles, émulsifiant, tensio-actif, etc.). Ce contrôle est réalisé par le fabricant de l’émulsion mère qui, par ses procédures internes et son adhésion à un système de contrôle qualité


(ISO 9001 par exemple), est en mesure d’attester de la qualité du produit livré sur chantier. • Les contrôles sur le vieillissement des produits reçus sur chantier : l’émulsion mère garde ses propriétés initiales au moins pendant 6 mois si les conditions de transport et de stockage (variations de température notamment) sont conformes aux préconisations du fabricant. Une attention particulière est à apporter en cas d’arrêt prolongé du chantier. • Les contrôles au niveau du process de fabrication : durant le chargement l’opérateur vérifie que les organes constituant le process de l’UMFE fonctionnent suivant les caractéristiques données par le fabricant et conformes à la recette de fabrication. On notera par exemple les vitesses de rotation des pompes doseuses, les températures et les pressions de fonctionnement et les débits délivrés par les différents organes. Ces informations sont consignées sur le rapport de chargement. (voir également paragraphe I.4.2 Plage de densité).

8.10 - Contrôle du remplissage des trous Figure 49 : Contrôle du remplissage des trous.

Le contrôle des quantités à mettre dans le trou de mine ainsi que le contrôle du remplissage sont deux étapes indispensables pour : • S’assurer qu’on aura suffisamment d’énergie et d’allongement de charge pour la bonne sortie du tir, • Maîtriser les surconsommations de produit, • Maitriser les déchets pyrotechniques à front (refus de produit par les trous de mine). Ce contrôle est enseigné lors de la formation des opérateurs et de l’encadrement du chantier. Il consiste à mesurer à l’aide d’un mètre l’allongement de la charge avant et après gazéification à différents endroits du front de taille (zone bouchon, partie gauche et droite, etc.) (voir Tableau 2: quantité à programmer en fonction du diamètre, de la densité du produit et de la longueur à charger). La mise en place de repère sur les canules de chargement permet aux opérateurs un contrôle visuel durant le pompage. Figure 50 : Repère de scotch sur la canule pour aider l’opérateur à contrôler les quantités mises en place.

de chargement doit prendre en compte la quantité de matière présente dans les différentes canules de chargement avant le chargement des derniers trous, au risque d’avoir des déchets pyrotechniques à gérer à front (l’UMFE doit repartir du chantier avec aucun produit pyrotechnique à son bord). La procédure indique la quantité de produit contenu dans les deux canules (par exemple 10 kg par canule) ; l’opérateur arrêtera la production lorsque la quantité d’émulsion restant à charger est égale à celle présente dans les canules ; il poussera alors les produits présents dans les canules avec de l’eau dans les différents trous de mine. Cette procédure suivie rigoureusement permet d’éviter d’avoir à gérer des déchets à front. Figure 51 : Fiche de chargement.

8.12 - Fiche de chargement Une fiche de chargement est renseignée par l’opérateur en charge de la conduite de l’UMFE. Elle renseigne : • les quantités totales de matières premières utilisées, • les quantités d’explosif fabriquées, • les contrôles qualité effectués (mesure de densité : densité finale obtenue, temps d’obtention de la densité finale, heures de prélèvement, etc.), • les quantités chargées par type de trou, • les paramètres du process (pression, température matrice, débits et vitesse de rotation des pompes doseuses, diverses observations, etc.). Ces fiches sont conservées dans un classeur et permettent de renseigner le registre de fabrication d‘explosif (voir Figure 9 : exemple de registre de fabrication art. 3.1.1).

Figure 52 : Remplissage de la feuille de chargement.

8.13 - Restrictions techniques

8.11 - Fin de chargement/vidange des canules de chargement Afin de limiter les déchets en fin de chargement, une procédure explique comment gérer la fin de chargement. En effet, l’opérateur en charge des opérations

En cas de terrain fortement karstique ou de présence de nombreuses failles ouvertes, il peut s’avérer difficile d’utiliser la technologie des émulsions pompées, du fait de la possibilité de fuite de produit, ayant pour conséquence un mauvais travail de l’explosif. Si ce problème venait à se rencontrer durant le creusement sur une période courte, il serait envisageable d’améliorer la tenue du produit dans le trou, par tubage, ou par augmentation de la viscosité du produit en fonction de la configuration géologique rencontrée. TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°223 - Janvier/Février 2011

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9 - Environnement9.1 - Gaz de tir


9.1.1 - Caractérisation du phénomène La quantité de gaz libérée par une détonation (CO, NH3, NOx ) est de l'ordre de 940l/kg d'explosif alors que, pour une dynamite, cette quantité est voisine de 700l/kg (voir Tableau 1: bilan gazeux issu de la détonation pour différents produits). La présence de composés d'ammonium dans les émulsions entraîne donc l'apparition de nouveaux effets supplémentaires : • En présence de bétons frais (béton projeté), une réaction entre les émulsions et la chaux du béton dégage de l'ammoniac, lors du chargement dû aux coulures d’émulsion sur le front, • Dans les fumées de tir, les gaz nitreux sont produits en très faible quantité ; à l'opposé, le monoxyde de carbone (CO) et l'ammoniac gazeux (NH3) sont présents en grande quantité, • Les gaz denses (NH3, CO) sont présents dans le marinage et la concentration dans l'air a tendance à augmenter de nouveau lors du déplacement du marin, • L'ammoniac est un gaz facilement soluble dans l'eau ; avec la présence d'eau dans le tunnel, des augmentations du pH (vers la basicité) peuvent être observées localement dans les points bas.

9.1.2 - Seuils admissibles Pour assurer la santé des travailleurs, il convient de respecter les valeurs limites d'exposition de ces gaz : Valeurs limites d'exposition professionnelle aux gaz des travailleurs dans l'air ambiant

Valeur Moyenne d’Exposition VME (8h)

Valeur Limite d’Exposition VLE (15mn)

CO

50 ppm

400 ppm

NO

25 ppm

9.1.4 - Conséquence sur la ventilation La ventilation doit être particulièrement soignée car le résultat dépend pour une grande part de la qualité de sa réalisation. Elle nécessite la mise en place d'une ventilation aspirante placée au plus près du front de taille et d'une ventilation soufflante en arrière de l'aspirante. Trois phases sont nécessaires et ont pour effet de limiter la diffusion des gaz et des poussières dans la galerie : • Aspiration des gaz toxiques du tir : après le tir, la ventilation aspirante est mise en marche afin d'évacuer les fumées de tir jusqu'à obtenir une concentration inférieure aux valeurs limites d'exposition professionnelle au niveau du ventilateur soufflant. Cette phase dure environ 15 mn, • Soufflage des gaz résiduels : tout en maintenant l'aspiration, la ventilation soufflante est alors mise en marche assurant, le confinement des gaz au front et à la fois, la dilution et l'évacuation des gaz résiduels. Cette opération peut durer environ une quinzaine de minutes, • Aspersion ou brumisation des déblais de marinage : un ventilateur soufflant auxiliaire mobile associé à un dispositif d'aspersion d'eau ou de brumisation est amené à l'avant du ventilateur soufflant afin de rabattre les poussières et de dissoudre l'ammoniac au moment du marinage.

3 ppm

NO2 NH3

Cependant, compte tenu de ces effets, des mesures de prévention sont à prendre en compte et doivent être adaptées en fonction des conditions particulières du site. Les moyens à mettre en œuvre pour atteindre cet objectif peuvent être : • Respect et maîtrise du chargement pour éviter les débordements sur les bétons frais (voir art. I.8.8 Définition des quantités et contrôle des quantités mises en place et Contrôle du remplissage des trous), • Dilution à l'eau immédiate des éventuels surplus, • Récupération des eaux d'exhaure et suivi du pH, • Ventilation de la zone de travail.

10 ppm

20 ppm

Tableau 3 : Valeurs limites d'exposition des travailleurs aux gaz de tir.

9.1.3 - Effets sur la santé Entre 6 et 20 ppm, le gaz ammoniac provoque des irritations des yeux et des voies respiratoires. Il est noté des tolérances à ces limites du fait de l'atténuation olfactive du gaz dans la répétitivité et la durée. Le port de lentilles oculaires est fortement déconseillé. Le contact cutané avec l'eau souillée par l'ammoniac gazeux peut engendrer des brûlures dues à l'effet caustique (si pH>13) mais le gaz ammoniac seul ne présente des effets d'irritations de la peau qu'à des concentrations voisines de 10 000 ppm et des effets de brûlure qu'au delà de 20 000 ppm (source INRS). Il n'est pas mentionné aujourd’hui d'effets cancérigènes avérés. 44


Figure 53 : Brumisation pendant la phase de marinage.

9.2 - Contamination des eaux d’exhaure A défaut de retour d'expérience sur les chantiers à ce jour, les hypothèses retenues pour la réalisation des tunnels reposent sur l'état des connaissances acquises. Les nitrates et les nitrites sont des éléments naturels que l'on trouve dans l'eau et le sol dans des proportions très variables sur le territoire français. Leurs


formations résultent de la transformation successive des ions ammonium en nitrites puis en nitrates sous l'action de bactéries. Les nitrates sont très solubles dans l'eau et leur migration dépend du besoin de la végétation. Les effets sur la santé sont liés à la transformation des nitrates en nitrites au niveau du tube digestif. Il est admis qu'une concentration de nitrates dans l'eau potable supérieure à 10mg-N/l peut avoir un impact sur la santé. Le code de santé publique mentionne une limite de qualité de 50mg/l pour les nitrates et de 0,50mg/l pour les nitrites (0,10 mg/l en sortie d'usine de production d'eau potable). Les émulsions explosives sont composées de nitrates d'ammonium et sont susceptibles d'apporter des nitrates dans l'eau ou dans le sol. Dans le marinage, la présence de produits imbrûlés (ion ammonium) et d'hydroxyde d'ammoniaque (issus de la dissolution de l'ammoniac gazeux dans l'eau) pourraient également apporter des nitrates par dilution par l'eau de pluie ou les eaux de ruissellement. A défaut d'études précises sur le sujet, il convient de prendre les mesures de précaution suivantes : • Établir l'état initial du terrain et des eaux du tunnel avant pollution éventuelle par les travaux : mesure du pH, mesure de la concentration en nitrates et en nitrites, • Établir l'état initial des terrains où sera déposé et/ou utilisé le déblai, • Réaliser un suivi des eaux résiduelles du déblai, • Collecter éventuellement les eaux résiduelles du déblai en vue d'un traitement.

9.3 - Déchets de production Si le tir est bien conçu, les imbrûlés et les ratés de tir sont minimisés. Les résidus d'émulsions, moins dangereux que ceux de la dynamite (notamment sensibilité au choc moindre), perdent leur caractère explosif en quelques heures (24 heures). La présence de ces déchets dans les déblais pose un problème d'environnement. Si l'analyse est faite de façon stricte et déterministe cependant la proportion de ces déchets dans le volume de marin est très faible et n'affecte que de façon très limitée l'écologie du site. Cela ne veut pas dire qu'il ne faut rien faire mais les moyens doivent être justement proportionnés aux dommages potentiels. Des études au cas par cas s'imposent.

9.3.1 - Traitement des déchets sur chantier Les déchets peuvent être de 2 ordres : • Non-explosifs : ce sont les déchets issus de la manipulation de matrice (chiffons souillés lors des opérations de maintenance et de dépotage, tuyau de pompe de dépotage abimé ou bouché, containers de stockage vides mais souillés) • Explosifs : ce sont les déchets obtenus en phase de production (début et fin de fabrication, échantillons de densité, chiffons, canules de chargement bouchées, produits non-conformes), lors de la phase de tir (imbrûlés de tir) ou lors de phase de calibration de l’appareil de pompage (réglage des pompes doseuses et des paramètres d’automate pour le réglage des quantités délivrées). - Les imbrûlés lors du tir : leur récupération est impossible car le produit est trop dispersé et trop diffus.

9.3.2. - Déchets non explosifs Ces déchets (matrice ou tout objet ayant été en contact avec la matrice) doivent être récupérés et stockés dans des bacs à déchets identifiés comme tels (étiquetage 5.1) dans un emplacement approprié (dans le local de stockage des MP). L’élimination de ces déchets se fera régulièrement lors des rotations de matières premières (GRV vides contre GRV pleins), par un retour à l’usine du fournisseur des matières premières et destruction par brûlage (voir § I.6.9 Gestion des déchets de stockage).

9.3.3 - Déchets explosifs Ces déchets (chiffons souillés par le produit sensibilisé, canule de chargement bouchée ou pincée avec du produit à l’intérieur, déchets explosifs issus de la production à front de taille) doivent être traités selon une méthodologie adaptée et spécifique : • Les chiffons souillés peuvent être considérés comme faisant partie des déchets non explosifs car le produit devient vite inactif. Ils seront par conséquent stockés temporairement dans le bac à déchets vu précédemment. • Les canules de chargement bouchées ou HS qui contiennent le couple R2/matrice transporté conjointement mais non mixé, peuvent être considérées comme des déchets non explosifs et stockés temporairement comme tel car : - Le diamètre intérieur de la canule (18 mm) est très inférieur au diamètre critique de détonation du produit fabriqué (40 mm), - Le couple R2/matrice n’est mixé qu’en sortie de canule via un mélangeur statique qui, lui, est démontable. Le produit stocké à l’intérieur de la canule n’étant pas mixé est un produit non explosif. Seule l’interface R2/matrice produit une réaction qui peut être considérée comme infime dans le temps. • Les déchets de production (pots d’échantillons pour mesure de densité soit 3x500g, déchets de début et de fin de production) doivent être traités sur place et éliminés lors du tir et ne doivent en aucun cas être stockés sur place ou jetés par terre. - Les déchets de début de production doivent être récupérés dans un bac en plastique, - Les résidus de fin de production doivent être éliminés dans un ou plusieurs trous de foration sachant qu’une canule de 25 m contient environ 7kg de produit soit 14 kg pour les 2 canules (en fonction de la longueur de foration et de la quantité par trou), situés au niveau de la sole. Ces trous sont identifiés (par coup de bombe de peinture) en début de chargement, - Les pots d’échantillon (soit 3 pots de 500 g) seront éliminés dans le bac en plastique, - Pour l’élimination des déchets explosifs contenus dans le bac en plastique, il convient de les éliminer lors du tir. On pourra conseiller par exemple la réalisation d’un trou supplémentaire d’un diamètre adapté dans lequel seront placés les déchets et éliminés par détonation lors du tir. Figure 54 : Pots d'échantillons = déchets.


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10 - Formation / HabilitationComme il est mentionné à l’article 3.2.2 (Obligations dépendant du chantier) les travailleurs chargés de la fabrication et de la mise en œuvre des explosifs doivent avoir les compétences nécessaires. Il est indispensable de réaliser une traçabilité des formations reçues tant en terme de contenu de la formation, de la qualité des formateurs que dans l’adéquation des formations aux risques rencontrés et de la capacité des personnes à recevoir cette formation. Par ailleurs, l’identification des chaînes hiérarchiques et fonctionnelles est importante et les travailleurs doivent connaître avec précision les relations d’autorité existantes dans cette activité. Les intervenants mineurs et opérateurs de l’UMFE sont habilités dans leurs fonctions par leurs employeurs respectifs. Les opérateurs en charge de la fabrication des explosifs auront reçu une formation spécifique délivrée par le concepteur de l’unité (bureau d’études ou R&D). Les mineurs en charge de la mise en œuvre du produit sont placés sous l’autorité d’un boutefeu unique (à chaque zone de tir) titulaire du CPT options n°1 et n°7,

11 - Critère de choix de cette méthodeLa fabrication d’explosifs sur site peut paraître attirante d’un point de vue technico-économique. Elle présente de nombreux avantages mais peut, dans certaines conditions, s’avérer impossible (délai d’autorisation, environnement…) Passer d’un chargement d’explosifs traditionnel à de la fabrication sur site est un changement qui ne s’improvise pas et qui nécessite une véritable étude de

Prix du produit

Installations de chantier

Matériels

faisabilité bien en amont du projet. Le tableau ci-après établit une comparaison objective entre un chargement traditionnel et un chargement par explosif sensibilisé et pompé directement à front de taille.

Sensibilisation et pompage d’émulsion directement à front de taille

Explosif conventionnel avec utilisation de pré-charges (dynamites ou émulsions)

+ Le produit payé est celui fabriqué par l’UMFE

Au prix du produit il faut rajouter les tubes de pré-charges, les espaceurs et les obturateurs à ailettes

L’utilisation d’explosif en vrac à densité élevée implique une surconsommation par rapport aux pré-chargés

+ Le tir séquentiel électrique est traditionnellement employé, mais les autres systèmes valent.

Tous les systèmes d’amorçage sont compatibles mais il y a une préférence pour l’amorçage non-électrique avec le système d’émulsion pompée

ICPE 1310 3b

Produits d’amorçage

46

appelé en général en travaux souterrains, Chef de tir (fonction assumée en général par le Chef de poste), qui assure et a la responsabilité de la sécurité de cette zone pendant la préparation et l’exécution du tir. Les opérateurs et mineurs sont chargés de la bonne qualité du chargement (qualité et quantité) et de l’application des règles de prévention (procédures de chargement, d’évacuation et de tir) sous la direction du Chef de poste (en général chargé de la sécurité générale et des différentes activités du chantier). La définition du plan de tir et des schémas d’amorçage sont à la charge du contractant responsable de l’activité de minage. Il peut, dans certains cas, sous-traiter cette activité à un concepteur du tir. En cas d’anomalie de tir (foration, amorçage, produits mis en œuvre, chargement,etc.), les opérateurs, qu’ils soient chargés de la conduite du module de sensibilisation ou de la mise en œuvre, doivent en référer au Chef de chantier. Ces indications doivent être consignées dans le PPSPS (plan particulier de sécurité et de protection de la santé) et être communiquées à tous les nouveaux arrivants sur le chantier.

+ Le non électrique est recommandé à cause de la consistance du produit.

+ Il est nécessaire de bâtir un local L’utilisation des pré-charges nécessite un de stockage (100 à 150 m2) local (vide réglementaire) et un dépôt (si pour les MP et l’UMFE l’UDR est compliquée à mettre en place) ICPE 1200 2c

ICPE 1311

Location du module UMFE + 1 porteur ADR

+ Nécessite un véhicule de transport de classe 1 (matériel d’occasion)


Commentaires

Les installations de chantier sont plus simples à mettre en place avec une solution d’explosif sensibilisée à front

Le matériel est géré par l’exploitant de l’UMFE. Le porteur peut être fourni par le chantier Pour les explosifs conventionnels, il faut un véhicule de transport adapté aux produits de classe1


Personnels nécessaires

+ Le fournisseur met à disposition un superviseur qui assure la logistique

Nécessite de 1 à 4 personnes pour la préparation des pré-charges en temps masqué

Avec les explosifs sensibilisés à front une économie de personnel est réalisée par rapport à la méthode par pré-charges

Rendement des tirs

+ Couplage roche/explosif parfait

+ Énergie massique favorable

Pas de différence notable si le calcul du plan de tir est fait à iso-énergie

Temps de mise en œuvre

+ Beaucoup plus rapide si associé à l’amorçage non-électrique et à une bonne organisation à front de taille

Traditionnellement associé au tir électrique séquentiel (raccordements et contrôles, longs et fastidieux)

Les nouvelles UMFE possèdent plusieurs canules de chargement indépendantes, augmentant ainsi la productivité du tir

Nocivité

Beaucoup plus de CO et de NH3, pas de NOx

Peu de CO, pas de NH3, beaucoup plus de NOx

Avec les émulsions sensibilisées et pompées à front, il y a davantage de productions de NH3 (la propreté du chargement et l’efficacité du tir ie imbrûlés, en sont en partie responsables) Réflexions sur les plans d’amorçage et la ventilation

Mise en œuvre

+ Diamètre de canule 24 mm, permettant un passage plus aisé dans des terrains éboulants

Le diamètre des pré-charges doit être proche du trou ce qui pose des problèmes en terrain faillé

Adopté par tous les mineurs de la profession

+ Peu de manipulation de produits de classe 1 (détonateurs et bousteurs)

Manipulation de produits de classe 1

Produit très peu sensible au choc

Nocif au contact (dynamites)

Sécurité

Sûreté

Précautions

+ Peu de produits de classe 1 présents sur le chantier. Limite le risque de vols et/ou détournements à des fins terroristes Nécessite le port de gants (l’émulsion est un sel) et de lunettes de sécurité Produits salissants

Sensible aux chocs (dynamites)

La sensibilisation directement à front de taille limite grandement la manipulation de produits de classe 1 Même si la fabrication d’explosifs est considérée comme une activité dangereuse, la méthode est encadrée par des textes et des barrières techniques (capteurs)

Si stockage sur chantier associé, augmente la quantité de produit de classe 1.

La sensibilisation directement à front de taille limite grandement le risque de détournement de produits explosifs à des fins malveillantes. La constitution en vrac des matières premières limite l’intérêt pour La taille des cartouches (25 à 35 mm) des actions terroristes peut favoriser des détournements Nécessite le port de gants pour éviter le Les 2 méthodes nécessitent le port de gants contact de la nitroglycérine avec la peau mais le pompage d’émulsion est une activité plus salissante (vêtements de travail, chiffons) En terrain éboulant, le soufflage nécessite le port de lunettes de sécurité

+ Registre des matières premières

+ Quelle que soit la méthode, la traçabilité Registre de consommation des produits est une obligation de classe 1 L’arrêté du 5 mars 2009 va renforcer la traçabilité Registre de consommation des produits Registre d’entrée et sortie si stockage de des produits à l’unité et non à la caisse de classe 1 produits de classe 1 sur chantier comme aujourd’hui (application 2012) Registre d’entrée et sortie si stockage de Registre de fabrication

Traçabilité

produits de classe 1 sur chantier

Contrôle des quantités

+/L’UMFE dispose d’un automate programmable canule par canule qui injecte la quantité exacte pour chaque trou. Un ticket permet de voir les quantités délivrées et le nombre de cycle de pompage L’opérateur dispose d’un robinet ouvert (il peut recharger un trou s’il le souhaite)

+/L’utilisation de pré-charges doit faciliter le contrôle des quantités Si les trous sont plus courts, les pré-charges sont coupés et produisent des rebuts difficiles à contrôler

Le contrôle des quantités mises en œuvre suppose une organisation sans faille sur chantier au niveau de l’encadrement (chef de poste et de chantier) et ce quelle que soit la méthode employée


M



47



Fortes venues d’eau par l’arrière


Restrictions techniques

48

Amélioration techniques envisageables

Terrains très faillés (communication entre mines)

+ aucune

Alors que la méthode des pré-charges apparaît comme une méthode passe-partout quelles que soient les conditions de chargement, la fabrication d’explosif à front de taille supporte quelques limites (taille du chantier, environnement, conditions de chargement)

+ La fabrication d’explosif directement à front Automatisation du chargement couplée de taille suppose encore des évolutions techniques Technologie passéiste (pas de au jumbo de foration sur l’automatisation, le réglage de la densité développement à ce jour) Réglage de la densité en temps réel en temps réel, l’évolution des plans de tir alors que Augmentation des diamètres de foration Conditionnement (éléments de 1 mètre la technique des pré-charges n’a plus grand-chose (57-64 mm) autorisant des gains de vissables ou emboitables) à prouver et supporte mal les futures contraintes mailles sous réserve des seuils réglementaires sismiques

MMM-Glossaire• CLIPEX : Comité de Liaison Interministériel pour les Poudres et Explosifs • DREAL : Direction Régionale de l’Environnement de l’Aménagement et du Logement • DIRECCTE : Direction Régionale des Entreprises, de la Concurrence, de la Consommation, du Travail et de l’Emploi • IPE : Institut des Poudres et Explosifs • ADR : Accord européen relatif au transport des marchandises Dangereuses par la Route • FIMO : Formation Initiale Minimale Obligatoire • FCOS : Formation Continue Obligatoire à la Sécurité • GRV : Grand Récipient Vrac • VOD : Velocity Of Detonation • MORSE : MOdule de Repompage et de Sensibilisation d’Emulsion • ANFO : Ammonium Nitrate Fioul Oil • UPEX : Unité de Pompage d’EXplosif • UMFE : Unité Mobile de Fabrication d’Explosif • RTI : Réception à Titre Isolé • ONU : Organisation des Nations Unies • FIFO : First In First Out • PLU : Plan Local d’Urbanisme • CCTP : Cahier des Clauses Techniques Particulières • FDS : Fiche de Données de Sécurité • ICPE : Installation Classée pour la Protection de l’Environnement • EST : Etude de Sécurité du Travail • VME : Valeur Moyenne d’Exposition • VLE : Valeur Limite d’Exposition • CPT : Certificat de Préposé au Tir • PPSPS : Plan Particulier de Sécurité et de Protection de la Santé



Notes :

www.aftes.asso.fr

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GT3R6F1-Utilisation Des Explosifs

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