1Tour Amboise204, rond-point du Pont-de-Svres92516 BOULOGNE-BILLANCOURT CEDEXTl. : 08 25 03 50 50Fax : 01 46 09 27 40

Fiche de scuritD5 F 08 00

Les principaux explosifsutiliss dans les travaux publics

- une onde de choc, pression forte, qui agit sur laroche comme un coup de masse et provoque sa s-suration, puis se propage dans le milieu (produit,matriau, atmosphre)

- une production de gaz, qui, par son expansiondans les ssures, achve la fragmentation du massif.

2 PRINCIPALES VARITS :

Les produits explosifs mis sur le march doiventtre, soit certis, soit agrs. Pour leur utilisation,ils doivent, en outre, tre autoriss lemploi.

Actuellement, on utilise sur les chantiers essentielle-ment les types dexplosifs suivants :

1 Les dynamites :

Les dynamites sont des explosifs dtonants quicontiennent de 10 90% de nitroglycroglycol,mlange de nitroglycrine (corps pur) et de dinitro-glycol, contenu dans un combustible poreux servant de support : par exemple, le coton poudre.Le nitrate dammonium contenu dans les dynamitesjoue le rle de comburant.

Elles sont utilises sous forme de cartouches.

Les dynamites tendent disparatre du march auprot dexplosifs moins dangereux.

2 Les explosifs nitrats :

Ce sont des explosifs encartouchs dont le consti-tuant essentiel est le nitrate dammonium (environ80% en masse) associ une proportion faible deTNT (trinitrotolune), corps pur explosif. Ils sont peusensibles aux chocs. Moins performants que lesdynamites, les explosifs nitrats sont sensibles leau. Ils ont peu peu disparu du march.

3 - Les nitrates ouls :

Ce sont des explosifs composs denviron 94% denitrate dammonium (comburant), de 6% de fueldomestique (combustibles), et ventuellement daluminium en faible proportion. La qualit du nitra-

1 COMPOSITION :

Un produit explosif est une substance ou un mlan-ge de substances chimiques capables de se dcom-poser trs rapidement en produisant une grandenergie.

Ces substances sont essentiellement des corps pursexplosifs et/ou des combustibles (par exemplepoudre daluminium, tourbe, farine de bois) et descomburants (par exemple nitrate dammonium) quiragissent ensemble chimiquement et se dcompo-sent pour donner des gaz chauds sous pression etlibrer une forte nergie.

Des matires inertes ou des additifs peuvent treajouts pour confrer lexplosif une proprit parti-culire ou en faciliter la fabrication comme parexemple les gaziants ou les billes de verre qui,associes aux mulsions, assurent lexplosibilit duproduit.

Le tableau 1 donne la composition des principalesvarits dexplosifs.

La dcomposition chimique des explosifs utilissdans les travaux publics, appele dtonation, gnredeux phnomnes :

OBJET : Enumration des principaux explosifs utiliss dans le BTP.Caractristiques prcautions demploi

Edition novembre 2002.

2FICHE N D5 F 08 00

te utilis joue un rle important dans le comporte-ment de ces explosifs. Ils ne contiennent pas decorps pur explosif.

Ils se prsentent sous forme de granuls et sontlivrs en vrac par sac de 25 kg.

Malgr leur puissance infrieure celle des dynamites et des nitrats encartouchs, leur prixintressant et leur scurit de manipulation les placent au premier rang de la consommation dexplosifs en France.

Ils sont peu sensibles aux chocs : il convient deles amorcer avec un bousteur.

Ils sont trs sensibles leau.

Ils produisent dabondantes vapeurs nitreuses : ilconvient de ne pas les utiliser dans les chantiers malars.

Ils ne peuvent tre utiliss dans des forages dundiamtre infrieur 40 mm.

4 - Gels encartouchs et bouillies en vrac :

Ce sont des explosifs composs de 50 85% denitrate dammonium (comburant), de 5 8% de fuelou dhuiles minrales (combustibles), et ventuellement daluminium en faible proportion.Leur particularit est que les comburants sont ensolution dans 8 15% deau.

On a coutume dappeler bouillies les varitslivres en vrac et gels les varits glatineusesencartouches dans des enveloppes plastiques. Dufait de leur difficult de fabrication, les bouillies pom-pables ont pratiquement disparu tandis que les gelsnoccupent quune faible part de march.

Ils sont peu sensibles aux chocs.

Leur rsistance leau est plus grande que celledes nitrats.

La toxicit des gaz dgags est plus faible quecelle des nitrats.

Leur sensibil it lamorage diminue en fonction de la temprature ; il est conseill de ne pasles utiliser en-dessous de 0.

5 - Les mulsions :

Ce sont des explosifs composs de 80 90% denitrate dammonium (comburant), de 4 10%dhuiles minrales (combustibles), de 2 10 %deau, et ventuellement daluminium en faible pro-portion. Leur composition chimique est donc assezvoisine des gels et des bouillies.

Leur particularit rside dans leur structure physique.

La solution comburante (nitrate dammonium + eau)se prsente sous forme de trs petites gouttelettes(diamtre de lordre de quelques microns) contenuesdans le combustible huileux. Ce mlange ne devient

explosif que lorsque de minuscules bulles de gazsont introduites dans ce mlange sous forme, soitdune substance gazifiante, soit de billes de verrecreuses de trs petites dimensions.

Les mulsions peuvent tre pompables ou versables. Elles peuvent galement se prsenterencartouches.

Elles apportent une grande scurit au niveau dutransport et du stockage.

Elles sont faciles dutilisation et peu onreuses produire.

Leur sensibilit leau est variable selon le produit.

Elles peuvent tre sensibles la pression.

Sur des chantiers importants utilisant plusieurstonnes dexplosifs chaque tir, les mulsions peuvent tre fabriques directement sur les lieuxdemploi partir dune unit mobile de fabricationconduite par un personnel spcialis.

Les temps de chargement sont ainsi diminus et lepompage assure un bon remplissage du trou demine.

3 PRINCIPALES CARACTRISTIQUES :

Les explosifs sont des substances utilises pourleurs effets destructeurs (fragmentation de roches,dmolition) et leur conception y est donc ddiepar intention.

Lors de leur conception, il est donc ncessaire derespecter des objectifs de scurit trs stricts quisont valids par des preuves ou essais dterminantleurs proprits spcifiques.

Les caractristiques cites dans la suite sont intressantes connatre :

- soit pour utiliser les explosifs avec un rendementmaximum,

- soit pour effectuer leur mise en uvre en scurit, notamment en liminant les risques derats.

3.1 Proprits de conservation :

Ces proprits permettent de valider notammentque le produit est stable et peut tre conserv sansdanger dans des conditions de stockage prvisibles. Citons :

La densit :

La densit est le rapport de la masse dun certainvolume dun corps celle du mme volume deau.

Cette notion peut sutiliser aussi bien pour les explo-sifs encartouchs que pour les explosifs en vrac.

On distingue la densit dencartouchage utilise

3pour les explosifs encartouchs et la densit dechargement qui correspond la quantit dexplo-sifs loge dans une cavit de volume donn.

La densit est un des facteurs influenant la fragmentation des roches. Cest un paramtreimportant puisquil conditionne la quantit maximaledexplosifs pouvant tre charge dans un trou demine. Lnergie volumique peut donc tre affectepar des variations non ngligeables de la densit. Lavitesse de dtonation est galement influence parla densit.

La densit de chargement a un rle important sur lapression maximale de dtonation et, par cons-quent, sur lnergie de choc.

La rsistance la chaleur :

Llvation de temprature peut entraner des chan-gements de conditions physiques des explosifs ainsi quun dgagement de gaz nocifs.

La valeur limite dexposition la nitroglycrine estde 0.15 ppm. Cette valeur nexclue pas lapparition de cphales, qui, gnralement, nesubsistent pas aprs accoutumance. Si la concen-tration est infrieure 0.2 mg/m3, les risques decphales napparaissent pas. De plus, desrisques de pntration percutane sont craindreet il est conseill de se munir de gants spciaux.

La chaleur peut provoquer une exsudation de lanitroglycrine dans les dynamites. La cartouchedevient alors extrmement sensible au choc et ilconvient de ne pas utiliser ces cartouches et de lesliminer de manire approprie.

Leffet le plus courant dune lvation de tempratu-re (30-40C) est un ramoll issement de la cartouche et une acclration du vieillissement delexplosif.

Pour les mulsions, la rsistance la chaleur estbonne et elles peuvent tre mises en uvre sansproblme jusqu +60C. Nanmoins, leur stockagene peut tre maintenu cette temprature.

La rsistance au froid :

Le froid augmente les contraintes de friction par lacristallisation de la nitroglycrine. Ainsi, la sensibilitau choc de la dynamite sen trouve fortement aug-mente. La substitution partielle de dinitroglycol lanitroglycrine (en proportion 50/50) assure debonnes proprits jusqu 25C.

La sensibilit des mulsions est garantie jusqu10C sans condition spciale. Cependant, pour uneutilisation infrieure 10C, il est ncessaire derenforcer lamorage.

La rsistance leau :

Lhumidit rduit la sensibilit lamorce et laptitu-de la transmission de la dtonation. Les gels ysont pratiquement insensibles, les dynamites-gommes galement. Les explosifs nitrats sontmoins rsistants leau. Le nitratefioul est solubledans leau et son utilisation est impossible lorsqueles trous de mine contiennent de leau.

La dure limite de conservation :

Au bout dune certaine dure de stockage, certainsexplosifs peuvent devenir dangereux ou perdre leursqualits explosives. A quelques exceptions prs, ladure limite de conservation des explosifs nest pasfixe rglementairement. Il est conseill de se ren-seigner auprs des fabricants et de se procurer,lorsquelle existe, la fiche de donnes de scurit.En gnral, ils prconisent de ne pas dpasser unedure de 6 12 mois entre la date de fabrication etla date du tir. Certains produits ont une dure de vierduite, cest le cas des mulsions dont la sensibil it lamorce peutdcrotre trs sensiblement aprs quelques dizaines dheures.

3.2 - Proprits de sensibilit :

Ces proprits caractrisent laptitude du produit amorcer et propager la dtonation en scuritdans les conditions normales dutilisation prvuespar le fabricant.

Citons :

Le diamtre critique :

Cest par dfinition le plus petit diamtre partirduquel la dtonation dun explosif peut se propager, lair libre, dans une file de cartouches. Le diamtrecritique dun produit dpend de la nature et de ladensit de cette substance.

Bien que lutilisation dans un trou de mine puisse,du fait du confinement exerc par les terrains, abais-ser la valeur du diamtre critique de dtonation delexplosif, il est souhaitable que le diamtre du trousoit suprieur au diamtre crit ique de dtonation mesur lair libre.

Certains nitrates fiouls, ayant un diamtre critique de50 mm, ne peuvent pas tre utiliss dans des minesde petits diamtres.

La sensibilit lamorce :

Cest laptitude de lexplosif dtoner sous leffetdune onde de choc.

Dans la pratique, on distingue les explosifs qui sontsensibles un dtonateur seul contenant 0.8 g depenthrite et ceux qui ny sont pas sensibles. Cesderniers ncessitent un amorage par une cartoucheamorce, un bousteur ou un cordeau dtonant conte-nant de 10 20 g de penthrite par mtre.

La sensibilit lamorce dpend de la densit delexplosif. Un explosif peut devenir insensible son

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mode damorage habituel sil nest pas assez com-prim ou au contraire trop comprim.

Les explosifs peu sensibles ont besoin dune nergiedactivation trs importante pour dvelopper ettransmettre le rgime de dtonation. Les pertesdnergie latrales sur les cartouches de petit diamtre sont trs fortes et la transmission de ladtonation nest plus correctement assure. A puis-sance gale, laptitude transmettre la dtonationsera dautant plus faible que la sensibilit lamorcesera faible.

Le coefficient de self excitation (ou c.s.e)

Cest laptitude transmettre la dtonation dunecartouche une autre place une certaine distance et dans son prolongement.

Il est valu en mesurant la distance en centimtresqui correspond une probabil it de dtonation de 50% entre une cartouche amorce etune cartouche non amorce place dans le prolongement de la premire.

Une valeur de c.s.e trop faible entrane des risquesde rat par arrt de dtonation dans les files de car-touches places dans le mme trou de mine, suite une mauvaise continuit des cartouches.

La rsistance la compression :

Les conditions de pression auxquelles est soumis unexplosif peuvent influer sur lamorage et la trans-mission de la dtonation. Statique ou dynamique, lapression rsulte :

- soit des effets de points chauds provoqus parlonde de choc,

- soit des conditions de chargement (chargement engrande hauteur, chargement sous forte profondeurdans leau, condition de pression initiale des ter-rains),

- soit des effets de londe de choc provoque parune charge voisine.

Au-del dune certaine limite de pression, certainsexplosifs peuvent ne plus dtoner. Cette pressionlimite est spcifique chaque explosif.

3.3 Proprits de performance :

Ces proprits caractrisent la performance du pro-duit dans les conditions dutilisation prvues et leseffets obtenus par lexplosion sont bien ceux atten-dus ou estims.

Citons :

La vitesse de dtonation :

Cest la vitesse laquelle se dplace londe de dto-nation dans un explosif.

Elle est mesure en laboratoire mais, dans la pratique, cette mesure est affecte par les conditions relles de tir, notamment :

- le diamtre de la cartouche,

- la densit,

- la temprature de la substance,

- le confinement,

- le vieillissement du produit,

- lamorage utilis.

Plus le diamtre diminue, plus la vitesse de dtona-tion diminue pour sannuler pour le diamtre critiqueen-dessous duquel il ny a plus propagation. Leconfinement des parois extrieures diminue lespertes latrales dnergie et rduit les effets dunediminution de diamtre. Cest la raison pour laquelle les preuves de diamtre critique sousconfinement par tube acier donnent des valeurs dediamtre critique plus faible qu lair libre.

Depuis peu, la vitesse de dtonation peut tremesure in situ, dans chaque trou de mine, laidedun appareil dacquisition portable utilisant, parexemple, la destruction progressive dun cblecoaxial par mesure de sa rsistance ohmique. Cesmesures permettent la dtermination en continu dela vitesse de dtonation. Des contrles du fonction-nement prvu du tir sont donc possibles.

Lnergie :

Lnergie totale est lnergie thorique que peutdvelopper lexplosif lors dun tir. Cest en fait laquantit de chaleur totale dgage par la ractionchimique au cours de la dcomposition du produit.

Lnergie totale nest toutefois pas reprsentative dela ralit.

En effet, les conditions de site influencent le dve-loppement de la raction chimique. Une partie decette nergie est dissipe sous forme dune onde dechoc ; une autre ltant par les effets de dgagement de gaz chauds sous pression.

La part de lnergie transmise sous forme dnergie de choc est proportionnelle au pic de la pression engendre par la dtonation, par cons-quent, la pression de dtonation, ellemme proportionnelle la densit et au carr de la vitesse de dtonation.

Une nergie de choc trop forte peut tre nfaste, carelle peut entraner une fragmentation trop importan-te. On recherchera donc le plus souvent des explo-sifs ayant une forte nergie de gaz.

Deux mthodes sont utilises pour la mesure delnergie :

- Le tir au mortier balistique : cest lpreuve officielle

de mesure dnergie. Elle nest pas significative carelle ne prend pas suffisamment en compte lnergie de gaz et de plus les quantits utilisespour lpreuve ne permettent pas dobtenir une indi-cation suffisante des caractristiques nergtiques.

- La mesure en piscine : cette mthode sappuie surla dtermination des nergies partir dune explo-sion ralise en piscine. Ces essais sont pratiquspar certains fabricants. Les conditions des tirsvarient dun fabricant lautre ce qui entrane forc-ment des diffrences entre les mesures. Les chiffressont donc comparer avec prcaution.

Les fumes de tir :

Les explosifs, en se dcomposant, gnrent unegrande quantit de gaz toxiques (monoxyde de car-bone et oxydes dazote), variable selon les condi-tions de tir (mode damorage, rsistance etfracturation des terrains, rsistance du bourrage,squence damorage).

Lexcution de tels tirs en milieu confin engendredes concentrations en gaz toxiques aprs tir danslatmosphre du chantier qui dpendent de limportance de la charge, de la section de la

galerie en cours de creusement, du dbit et de lor-ganisation de la ventilation.

En laboratoire, une preuve de tir dans une enceinteferme est ralise et permet de dfinir un indice detoxicit exprim en litre par kilogramme dexplosif.

On a :

Lexprience acquise en hygine et toxicologie aconduit considrer comme satisfaisant un explosif dont lindice de toxicit est infrieur 50 l/kg. Cet indice montre galement lintrt queprsente lutilisation des gels en souterrain.

BIBLIOGRAPHIE

- Mines et carrires :Les explosifs industriels - C. Michot, H. Zante.

- Recommandations AFTES :GT3 : Creusement lexplosif.

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FICHE N D5 F 08 00

IT = VCO + V NOx

Composition type %

Nitroglycroglycol 20 90Nitrate dammonium 30 60Coton azotique 1 5Farine de bois 2 6Dinitrotolune 0 7Aluminium 0 8

Nitroglycroglycol 10 15Nitrate dammonium 30 80Coton azotique 1Farine de bois 2 10Sel 0 50Tourbe 0 5

Trinitrotolune 10 15Nitrate dammonium 65 85Farine de bois 0 5Starate de calcium 1Sel 0 20

Nitrate dammonium 94Fioul 6

Nitrate dammonium 88 92Fioul 3 5Sensibilisant (aluminium) 5 10

Eau 8 15Nitrate dammonium, de soudeou de calcium 35 60Sensibilisant (explosif, aluminium,nitrate de monomthylamine,billes de verre) 5 40Divers (glifiant, allgeant,rticulant, mouillant, fioul) 2 5

Eau 8 15Nitrates minraux 70 80Huiles diverses 4 10Sensibilisant (chimique oubilles de verre) 0,2 5

Dynamites

Nitrates-fiouls

Plastiquesou gommes

Pulvrulentes

Ordinaires

Alaluminium

Nitrats

Bouillies - Gels

Emulsionsnitrates-fiouls

alourdis

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TABLEAU ICOMPOSITION TYPE DES

PRINCIPAUX EXPLOSIFS INDUSTRIELS

6FICHE N D5 F 08 00

Type

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