Caractéristiques géologiques et géomécaniques des granulats de la carrière de Chekfa-Wilaya de Jijel Algérie Nord-Orientale

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REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE

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MINISTERE DEL 'ENSEIGNEMENT SUPERIEUR

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DE LA MCHERCHE SCIENTIFIQUE

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Faculté des Sciences Exactes

et des Sciences de la Nature et de la Vie Département des Sciences

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MEMOIRE

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Présenté en vue de l'obtention du diplôme d'ingénieur d'Etat en Géologie

Option : Géologie de l'ingénieur

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Caractéristiques géologiques et géomécaniques des

granulats de la carrière de Chekfa-Wilaya de

Jijel-Algérie Nord-Orientale

·

Présenté par :

- HAMDINI HAROUN

- CHERRIK HALIM

Soutenu publiquement le: 1210712010

Devant le jury composé de :

Président :

Bouzenoune Azzedine

Encadreur :

Rouikha Youcef

Co-Encadreur :

Zennir Abdelmalek

Examinateur :

Baghdad Abdelmalek

Remerciements

Nous remercions Dieu le tout puissant pour nous avoir donné la force et

la patience afin de pouvoir réaliser ce modeste travail.

Nos sincères remerciements à nos encadreurs Mr. Rouikha Y et Dr.

Zennir A, qui par leurs conseils et leurs orientations nous ont été d'un

grand apport dans la finalisation de notre mémoire.

Nous remercions également la Direction des mines et l'industrie pour

l'aide qui nous a apportée au cours de la réalisation de ce mémoire.

Nous remercions aussi l'équipe de carrière pour leurs aides et leurs

conseils.

Nous remercions les membres du Jury qui ont bien voulu accepter

d'examiner notre travail.

Nous adressons nos vifs remerciements à Ben Sakhria Nawel et tous

ceux qui ont contribué de près ou de loin à la mise en forme de ce

travail.

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l

Dédicace

Dédicaces

Plus que jamais je dédie ce modeste travail à mes parents et j'aimerai qu'il

soit le témoignage de leur consécration et leur foi en moi.

*

A celle qui m'a imprégné de l'essence de son être, de sa générosité, et de sa

gentillesse n'a jamais cessé d'être là pour moi : c'est à toi mère que je dois ce

travail.

*A celui qui n'a cessé de me procurer son aide durant ma vie : à toi mon père.

*A mes sœurs et mon frère.

*A toute ma famille.

*A mes amis : Abd el razak, Soufyane, Ares/an, Islam, Hamza, Imad, Nabil, Fares,

Mohamed, Houssyne, Riyad, Samir, Kamel, Amir, Abd el baki, Walid, Zako, Abd el

rahim, Zouhir, Aissa, Amin, Moussa, Abdou, Azzou, Ilyas, Samir, Boualem, Ziad,

Yassin, Slamo.

*A Ben Sakhria Nawel.

*Tous les étudiants de 5éme année, Master II, promotion 200912010.

*

Mes enseignants sans exception.

Hamdini Haroun

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Dédicaces

Plus que jamais je dédie ce modeste travail à mes parents et j'aimerai qu'il

soit le témoignage de leur consécration et leur foi en moi.

*

A celle qui m'a imprégné de l'essence de son être, de sa générosité, et de sa

gentillesse n'a jamais cessé d'être là pour moi : c'est à toi mère que je dois ce

travail.

*A celui qui n'a cessé de me procurer son aide durant ma vie : à toi mon père.

*A mes sœurs et mes frères.

*A toute ma famille surtout ma cousine Zahia.

*A mes amis: Mohamed, Boualem, Tahar, Hando, Rachid, Imad, Nabil, Fares,

Houssyne, Riyad, Halim, Chamchoum, Monir, Abd el fateh, Yakoub, Aissam,

Hakim, Nada, Rahma.

*A Ben Sakhria Nawel.

*Tous les étudiants de 5éme année, Master II, promotion 200912010.

Cherrik Halim

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Résumé

Résumé:

La wilaya de Jijel nécessite des sources d'approvisionnement en granulats, pour le logement (béton) et les assises de chaussée, la carrière de Chekfa est l'une de ces sources, de ce fait notre thème de fin d'étude a pour but d'étudier les caractéristiques géologiques et géomécaniques de ces granulats.

La carrière de Chekfa qui se présente sous forme d'amas circonscrits dans l'encaissant

schisto-phylladiques, se situe à 3 km à l'Est de la même commune, qu'elle se trouve à 23 km au

Sud Est de la ville de Jijel. Trois sites d'extraction de granulats sont actuellement en activité. Les essais géotechniques ont été faits sur les classes granulaires 0/3, 3/8, 8115 et 15/25 produits au niveau de la carrière (SARL NOSTRAP).

Les propriétés géométriques montrent que la granularité répond aux exigences des spécifications pour chaussées, les gravillons ont un coefficient d'aplatissement satisfaisant, en moyenne 9,82%.

Les propriétés physiques relatives à la masse volumique et la propreté des granulats montrent

que ces derniers sont classés «courants » (Ps égale 2,68 g/cm3) et ils ont une propreté acceptable

(ES moyenne égale à 70,67% et propreté moyenne des gravillons égale à 0,53% ).

Les propriétés mécaniques relatives aux coefficients, de Los Angeles(LA), Micro-Deval humide (MDE), Fragmentation Dynamique (FD) montrent des valeurs appréciables, respectivement LA compris entre 20,1 et 22,2, MDE égale à 18, FD égale 21,7. Ces résultats répondent aux exigences des spécifications préconisés pour les techniques routières et bétons hydrauliques.

Les granulats extraits montrent la présence de diverses pollutions qui influencent négativement sur les différentes caractéristiques du matériau. Pour améliorer ces caractéristiques, on recommande, lors de l'exploitation, d'éviter les hétérogénéités indésirables (filons de porphyroïde, L'encaissant schisto-phylladique) et d'accéder au procédé de lavage de granulats et leur stockage à ciel fermé.

SOMMAIRE

Introduction générale

Chapitre 1 :Cadre géologique régional I. Géologie régionale

1- Introduction

2- Formations du domaine Kabyle 3- Formations du domaine des flyschs 4- Formations du domaine tellien 5- Flysch Numidien

6- Formations post-nappes

7-Formations Quaternaires 8- Roches magmatiques

9-Aspect structural de la partie occidentale de la petite Kabylie

Chapitre II : Cadre géologique local et le contexte géologique du gisement 11-1- Aperçu géologique

11-2- Cadre géologique local 2-1- Socle kabyle

2-2- Formations de l'Oligo-Miocène Kabyle (OMK) 2-3- Miocène terminal

2-4- Formations du quaternaire 11-4- Contexte géologique du gisement

4-1- Introduction

4-2- Caractéristiques lithologiques 4-3- Structure des gisements

11-5- Pétrographique et géochimique des roches exploitées

11-6- Critères de qualification des granulats vis-à-vis de l'alcali-réaction

Chapitre

m :

Généralités sur les granulats et la production au niveau de la wilaya de JijeL

111-1-Introduction

111-2- Classification des granulats 2-1- Selon l'origine

2-2- Selon la granularité

2-3- Selon la masse volumique réelle pr 111-3- Types de caractéristiques

3-1- Caractéristiques intrinsèques 3-2- Caractéristiques de fabrication 111-4- Domaine d'utilisation des granulats 111-5- Marché de granulats

5-1- Marché de granulats au niveau national 5-2- Marché de granulats dans la wilaya de Jijel

Pa2e 1 2 2 2 3 3 4 4 4 5 5 7 7 7 7 7 7 9 9 10 10 12 13 15 15 15 15 16 16 16 16 16 17 17 18

Sommaire

Chapitre IV : Processus de fabrication de granulats IV -1- Introduction

IV-2- Processus de production des granulats IV-3-Le décapage (découverte)

IV -4- Extraction des roches massives IV-5- Le traitement des granulats

5-1- Le transfert vers les installations de traitement 5-2- Le concassage et le broyage

5-3- Le criblage 5-4- Le lavage

IV -6- Stockage et livraison IV -7- Chargement et transport

IV-8- Aménagement après exploitation

Chapitre V: Etude d'impact sur l'environnement V -1- Introduction

V-2- Analyse des effets de l'exploitation sur l'environnement 2-1- Les différentes nuisances et leurs impacts

1-1- Impact sur la population locale 1-2- Impact sur le paysage

1-3- Impact sur la faune et la flore

1-4- Impact sur le réseau hydrique et les sols 1-5- Impact sur l'atmosphère

V-3- Conclusion

Chapitre VI: Propriétés des granulats VI-1- Propriétés géométriques

1-1- Introduction

1-2- Analyse granulométrique

1-3- Coefficient d'aplatissement des granulats VI-2- Propriétés physiques

2-1- Masse volumique, coefficient d'absorption et teneur en eau 2-2- Masse volumique absolue Ps

2-3- Porosité 2-4- Les Impuretés

2-5- Propreté des sables, Essai d'équivalent de sable 2-6- Propreté superficielle des gravillons

VI-3- Propriétés mécaniques 3-1- Essai Los Angeles

3-2- Essai Micro-Deval humide

3-3- Essai de Fragmentation dynamique VI-4- Conclusion Conclusion générale Bibliographie

Annexes

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22

23 24 24

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26 26 27 27

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30 30 30 31 33 33 34 37 41 41 41 43 43

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46 48 48 50 51 52 54

Liste des Tableaux

Page Tableau. 11.1: Résultats de l'analyse chimique sur les roches carbonatées de Chekfa 13 Tableau. 11.2 : Caractérisation des granulats vis-à-vis de l'alcali-réaction 14 Tableau. 111.1 : Définition des différents types de granulats 16 Tableau. ID.2: Production des granulats par wilaya en 2008 (selon la Direction Générale 18 des Mines, 2008)

Tableau. 111.3 : Répartition des granulats selon leur type 19 Tableau. IV.l: Principales possibilités d'aménagement des carrières à sec 27

Tableau. V.1: Récapitulatif des différentes nuisances 32

Tableau. VI.1: Résultats relatifs de l'analyse granulométrique des sables de la carrière de 35 Chekfa (NOSTRAP)

Tableau. VI.2 : Récapitulatif comparant les gravillons 3/8 de la carrière de Chekfa 35

(NOSTRAP) aux spécifications et tolérances relatives à la granularité des granulats utilisés en techniques routières, préconisées par SETRA et LCPC (1984)

Tableau. VI.3 : Tableau récapitulatif comparant les gravillons 8/15 de la carrière de Chekfa 36 (NOSTRAP) aux Spécifications préconisées par SETRA et LCPC (1984)

Tableau. VI.4 : Tableau récapitulatif comparant les gravillons 15/25 de la carrière de Chekfa 36 (NOSTRAP) aux Spécifications préconisées par SETRA et LCPC (1984)

Tableau. VI.5: Correspondance entre classes granulaires d/D et largeur E des grilles à fentes 39 utilisées

Tableau. VI.6: Résultats de mesure de cœfficient d'aplatissement de la classe granulaire 3/8

Tableau. VI.7 Résultats de mesure de cœfficient d'aplatissement de la classe granulaire 8115

39 39 Tableau. VI.8: Résultats de mesure de cœfficient d'aplatissement de la classe 40 granulaire 15/25

Tableau. VI.9 : Tableau récapitulatif comparent le cœfficient d'aplatissement des classe 40 granulaires de la carrière de Chekfa (NOSTRAP) aux spécifications préconisées par

SETRA-LCPC (1984) et Dupain et al (1995)

Tableau. VI.10: Résultats des mesures des propriétés physiques des granulats de la carrière 41 de Chekfa (3/8, 8/15, 15/25)

Tableau. VI.11 : Résultats des mesures de la masse volumique absolue des granulats de la 42 carrière de Chekfa

Tableau. VI.12: masse volumique absolue de quelque minéraux susceptibles de rentrer dans 42 la composition minéralogique des granulats de la carrière de Chekfa

Tableau. VI.13 : Résultats de la propreté des graviers de la carrière de Chekfa 44 Tableau. VI.14: Valeurs de ESv et ESp préconisées pour les sables à béton 45 Tableau.VI.15: Résultats des mesures d'équivalant de sable de classe 0/3 de la 45 carrière de Chekfa

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Liste des Tableaux

Tableau. VI.17: Résultats des mesures de propreté de gravillon de la carrière de Chekfa 47 Tableau. VI.18 : Tableau récapitulatif comparant la propreté superficielle des granulats de la 47 carrière de Chekfa aux spécifications préconisées par SETRA-LCPC (1984) et Dupain et al

(1995)

Tableau. VI.19 : Détermination du nombre de boulets, la masse totale de la charge, et le 49 nombre de rotations selon les classes granulaires

Tableau. VI.20: Résultats de l'essai Los Angeles sur les granulats des carrières de Chekfa 49 Tableau. VI.21 : Tableau récapitulatif comparant le coefficient LA des carrières de Chekfa 49 aux spécifications préconisées par SETRA-LCPC (1984) et Dupain et al (1995)

Tableau. VI.22 : Charges abrasives des différentes classes granulaires 50

Tableau. VI.23 : Tableau récapitulatif comparant le coefficient Micro-Deval humide des 51 granulats de la carrière de Chekfa aux spécifications préconisées par SETRA-LCPC (1984) et par Dupain et al (1995)

Tableau. VI.24 : Nombre de coups de masse de différentes classes granulaires 52

Tableau.VI.25: Tableau récapitulatif des essais sur les granulats de la carrière de Chekfa 53 comparés aux spécifications préconisées par SETRA-LCPC (1984)

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Liste des Figures

Page

Fig.1 : Localisation de Chekfa 1

Figure. 1.1 : Coupe géologique N-S de la région d'étude (Rouikha, 2008) 6 Fig. 11.1 : Esquisse géologique de la région de Chekfa (Rouikha, 2008) 8 Fig. 11.2: Localisation du gisement de Chekfa (Google earth, 2010) 9 Fig. 11.3 : Coupe géologique schématique des gisements des roches carbonatées de Chekfa 11 (Rouikha, 2008)

Fig. 11.4 : Bancs de calcaires stratifiés

Fig. 11.5 : Enclave de porphyroïde dans le cipolin Fig. 11.6 : Contact Cipolin-pegmatite

Fig. II. 7 : l' existance des micro-plis dans le cipolin

12 12 12 12 Fig. 111.1: Quelques exemples sur la consommation élémentaire des granulats (d'après Unicem 17 Champagne-Ardenne 2006)

Fig. ill.2: Production des granulats par origine (année 2008)

Fig. ill.3 : Taux de production des carrières de la wilaya de Jijel (DGM, 2008)

Fig. ill.4: Production annuelle des granulats dans la carrière de Chekfa (D'après DMI, 2010) Fig. ill.5 : Evolution de la production des granulats dans la carrière de Chekfa

Fig. IV.1 : Schéma illustrant le processus de production de granulats (extrait du web) Fig. IV .2 : Extraction et transfert vers les stations de concassage

Fig. IV .3 : Concassage, broyage, criblage

Fig. IV.4 : Concassage à mâchoires de la carrière étudiée

Fig.VI.1: Courbe granulométriques des granulats de la carrière de Chekfa Fig. VI.2 : Définitions relatives à la forme des gravillons

Fig. VI.3 : Schéma de la méthode de l'éprouvette graduée

Fig. Vl.4 : Détermination de l'équivalent de sable visuel et au piston Fig. VI.5 : Appareil Los Angeles

Fig. VI.6: appareil Micro-Deval

18 19 20 20 23 28 28 28 37

38

42 45 48 50

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Introduction générale

1-Situation géographique

Chekfa est une commune algérienne, située dans la wilaya de Jijel. Chef-lieu de daïra, la commune est située à 23 km au sud-est de Jijel, et 35 Km à l'ouest d'El Milia. Les coordonnées géographiques sont : { 36° 45' N Longitude

5° ST E Latitude

Fig.1 : Localisation de CHEKF A

Elle est bordée au Sud par la commune de Chahna et Ouled Asker et au Nord par la plaine côtière jijelienne et à l'Est par la commune d'El Kennar et Bordj Thar et à l'Ouest par la

commune de Taher.

2- Forme de relief et réseaux hydrographique :

La région de Chekfa est caractérisée par des reliefs plus ou moins accidentés, leur altitude varie entre 10 met 1000 m (Dj Seddat 956 m, Dj Aghbala 812 m).

Les zones montagneuses occupent presque la majorité du territoire (70%) et le reste sont des plaines (30%).

Le réseau hydrographique est orienté Nord-Sud en général (Oued Chekfa), avec une présence d'une forte pluviométrie (1200 à 1400 mm).

La présente étude se propose d'étudier les caractéristiques géologiques et géomécaniques des granulats de la carrière de Chekfa (wilaya de Jijel).

Les différentes parties de ce mémoire sont organisées comme suit :

Chapitre 1 : Cadre géologique régional.

Chapitre II : Cadre géologique local et le contexte géologique du gisement.

Chapitre

m :

Généralités sur les granulats et la production au niveau de la wilaya de Jijel. Chapitre IV : Processus de fabrication de granulats.

Chapitre V: Etude d'impact sur l'environnement.

Chapitre VI : Propriétés des granulats (géométriques, physiques et mécaniques).

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Chapitre

I

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Chapitre 1 Cadre géologique régional

I. Géologie régionale

1-1- Introduction

La région de Jijel appartient au massif de la Petite Kabylie occidentale qui comprend les domaines suivants :

) Le domaine Kabyle. ) Le domaine des flyschs. ) Le domaine tellien.

1-2- Formations du domaine Kabyle

Issu du domaine interne de l' orogène alpi~ le domaine Kabyle comprend les formations cristallophylliennes du socle Kabyle, et l'ensemble des nappes supérieures qu'il supporte.

1-2-1- Socle kabyle

Le socle de la Petite Kabylie est composé de deux grands ensembles :(Djellit, 1987) ) ensemble supérieur,

) ensemble inférieur,

- Ensemble supérieur

C'est un ensemble décrit pour la première fois par Ehrman (1928), et ensuite par Durand Delga (1955) .Il comporte de bas en haut :

• Des schistes noirâtres qui surmontent, parfois, des conglomérats remaniant les formations sous-jacentes;

• Des psammites rouges et vertes à graptolites ; • Des grés calcareux à tentaculites ;

• Des calcaires à orthocères.

- Ensemble inférieur

Constitué de gneiss fins parfois oeillés, à intercalation de marbres et d'amphibolites. Les termes de base de cet ensemble conservent des assemblages reliques du faciès des granulites. (Djellit, 1987).

1-2-2-Fonnations de l'Oligo-Miocène Kabyle (OMK) et les Olistostromes - Oligo-Miocène Kabyle

Il forme la couverture sédimentaire transgressive du socle Kabyle (Raoult ,1974; 1975, Boui/lin, 1977).

L'Oligo-Miocène Kabyle est constitué par des formations détritiques comportant trois termes:

) Un terme de base formé de conglomérats grossiers polygénique reposant en discordance sur le socle Kabyle.

) Un terme médian, comportant des grés micacés à débris de socle associés à des péllites micacés.

) Un terme sommital formé de silexites. (Bouillin, 1977)

- Olistostromes

Les olistostromes sont des formations tectono-sédimentaires à débris de flysch Maurétanien et Massylien reposant sur les formations de l'Oligo-Miocène Kabyle.

Ces formations, ont été décrites pour la première fois en Petite Kabylie par Raoult

et

Bouillin (1971).

L'âge de ces formations selon ces derniers auteurs, est supposé Aquitanien à Burdigalien inférieur probable (Bouillin; Raoult, 1971; Bouillin et al ,1973; et Bouillin, 1977).

1-3-Formations du domaine des Oyschs

Les flyschs sont classiquement subdivisés en deux types principaux montrant des termes allant du Néocomien à l'Eocène ce sont : Le flysch Maurétanien (Unité de Guerrouch) et le flysch Massylien(Bouillin.J.P et al, 1969).

1-3-1- Flysch Maurétanien Comporte de bas en haut :

•:• Un pré- flysch calcaire du Tithonique- Néocomien constitué d'une alternance de marnes grises et de turbidites calcaires.

•:• Un ensemble (300m) de grés homométriques à cassure verte (flysch de Gerrouch) attribué à l' Albo-Aptien.

•:• Localement, des phtanites rouges et blancs du Cénomanien supérieur.

•:• Un Sénonien micro-bréchique. les micro-brèches à ciment spathique riche en quartz détritiques, peuvent être quelque fois remplacées par des micro-conglomérats.

•:• Enfin, au sommet des conglomérats puis des grés micacés Tertiaires (Eocène à Oligocène). (Djellit, 1987)

1-3-2-Flysch Massylien

Il présente une série allant du Néocomien au Lutétien terminal et regroupe trois ensembles : •:• A la base, le classique" Flysch Albo-aptien" composé d'argiles et de grés quartzitiques,

vert- olivâtre, en barres minces (10-30 cm), des grés légèrement calcareux, rosés à violacés et très localement des niveaux conglomératiques à Orbitolines.

•:• Ensuite vient un ensemble comprenant des marnes et calcaires fins, jaunâtres du Vraconien, des microbrèches et Conglomérats plus ou moins silicifiés à Rotalipores et Orbitolines du Cénomanien inférieur-moyen., des calcaires fins, noirâtres, auxquels s'associent souvent des phtanites noirs du Cénomanien supérieur.

•:• Enfin, au sommet, un flysch à marnes microbréchiques riches en Globotruncana du TuronienMrestrichtien ; sa base montre des bancs calcaires jaunes à rosés à microfaune pélagique du Turonien-Coniacien.

Cet ensemble est surmonté par des argiles rouges et des microbrèches calcaires bioclastiques à Nummulites de l'Eocène. (Djellit, 1987)

1-4- Formations du domaine tellien

Le domaine tellien est subdivisé du Nord au Sud en trois unités fondamentales ou nappes te Iliennes.

1-4-1- Nappes épi-telliennes

Constituées de terrains marneux allant del' Albien au Lutétien supérieur. (Djellit, 1987)

1.4.2 Nappes méso-telliennes

Qui montrent un dispositif de cinq écailles, formés de sédiments allant du Sénonien au Miocène. (Djellit.H, 1987).

1-4-3- Nappes infra-telliennes

Qui sont les unités les plus basses structuralement. Elles sont caractérisées par une structure chaotique. Le Trias gypsitère, le Jurassique, le Crétacé et le Nummulitique ont glissé

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Chapitre I Cadre géologique régional

1-5- Flysch Numidien

Le flysch numidien occupe la position la plus haute dans l'édifice structural de la région. Il est constitué de quatre termes lithologiques comprenant de bas en haut :

•:• 50 m d'argile aux teintes variantes: vertes, rouges, jaunes et grises, à intercalations calcaro- gréseuses.

•!• 10 à 20 m d'une alternance de péllites bleutées et de marnes à intercalations gréseuses décimétriques, soit en niveaux continus, soit lenticulaires et à figures de bases (les flûtes castes, figure de charge ... ).

•:• Un ensemble (150 à 160 m) gréseux en bancs épais (2 à 3 m), faciès Numidien composé essentiellement de teintes jaunes blancs (rouille d'altération), à grains grossiers de quartz roulés (dragées de quartz).

•:• 10 à 15 m de bancs de calcaires gréseux associés à des marnes calcaires terminant cette succession. (Djellit, 1987)

1-6- Formations post-nappes

Comprenant des formations marneuses du Miocène et des conglomérats grossiers d'âge Pliocène.

1-6-1-Marnes du Miocène

Elles reposent en discordance sur le socle kabyle et les terrains soujacent de l'OMK. L'âge Tortono-messinien est attribué à ces formations. Le Tortono-Messinien est constitué de ces

marnes bleues à passées calcareuses discontinues (miches calcaires). (Djellit, 1987)

1.6.2 Formations détritiques du Pliocène

Représenté par des dépôts détritiques, galets poudingues et argiles d'origine continentale. L'épaisseur de cette formation varie de 30 à 50 m.

1-7-Formations Quaternaires

Elles sont bien représentées dans le bassin Néogène de Jijel, elles comportent les formations

suivantes:

1-7-1-Les dunes de sables

Elles forment le cordon littoral et comportent :

-Des dunes anciennes : constituées également de sables fins limoneux parfois consolidés. -Des dunes actuelles : constituée de sables fins parfois consolidés

1-7-2-Les alluvions

Elles sont représentées par des alluvions récentes et des alluvions actuelles

-Les alluvions récentes : constituées essentiellement par des sables limoneux et des sables

graveleux parfois consolidés. (Durand Delga, 1955).

-Les alluvions actuelles: sont composées d'éboulis d'alluvions et des brèches de pente non consolidées; la taille des éléments peut aller jusqu'à 50 mm de diamètre.

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1-8- Roches magmatiques

Elles sont principalement représentées par :

~ Des roches basiques et ultrabasiques (Péridotites, Gabbros, Diorites, Microdiorites et Dolérites) du Texenna.

~ Des roches volcaniques (Rhyolites, Trachites, Andésites, Dacites, Rhyodacites, Pyroclastites) dans la région de Cavallo.

~ Des roches granitiques (Granites, Microgranites et Grano-diorites). Ces roches granitiques résultant d'un épisode magmatique miocène. (FOUGNOT, 1990)

1-9- Aspect structural de la partie occidentale de la petite Kabylie

La structuration géologique du massif de la Petite Kabylie est le résultat de plusieurs phases tectoniques :

1-9-1- Tectonique anté-Oligocène

La tectonique anté-Oligocène est particulièrement caractérisée par de grands accidents cassants d'ampleur régionale et de direction variée: Nord-Sud, Est-Ouest, Nord- Est, Sud-Ouest et Nord Ouest-Sud Est.

Cette tectonique cassante semble être à l'origine de la structuration du massif de Petite Kabylie en horst et grabens.

Par ailleurs, ces grands accidents tectoniques cassants (accidents du socle) semblent avoir guidé la mise en place des roches magmatiques (Boui/lin, 1977).

1-9-2- Tectonique Miocène

La tectonique Miocène semble être responsable de la structuration géologique actuelle du massif de la petite Kabylie. Cette tectonique s'est manifestée par des plissements, des charriages et une reprise des jeux des failles qui ont surtout rejoué en faille décrochantes (NO-SE dextre et NE-SO senestre).

Par ailleurs, ces jeux de faille semblent avoir eu un rôle important dans la mise en place des roches magmatiques Miocène et la remonté des diapirs du Trias.

Au Néogène, la tectonique est marquée par le retrait de la mer de la plus grande partie des terres émergées. Les invasions marines ne vont atteindre que des aires limitées, notamment les dépressions côtières (bassin de Jijel) où vont se déposer les marnes bleues du miocène terminal. Les zones montagneuses émergées ont subi une intense érosion et modelage qui leur ont donné l'aspect actuel (Bouillin, 1977).

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1

N Chapitre I Jijfl

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1 : Pliocène conglomératique; J I 7 I\~',

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9

Texenna

2: Post-nappe (Tortono-méssinien) marnes gris-bleutées; 3 : Numidien assise gréseuse;

4 :O.M.K: Molasse olistostromique (Aquitano-Sérravalien); ·

5 : Flysch massylienAlbo-aptien;

6 : Formations telliennes;

7 : Trias (argile gypsifère varicolores );

8 : Complexe volcano-sédimentaire;

9: Socle Kabyle (formations cristallophylliennes).

Cadre géologique régional

Tamesguida

Olffd Djtn DjH

Figure. 1.1 :Coupe géologique N-S de la région d'étude (Rouikha, 2008)

1

Chapitre

II

Cadre géologique local et le

contexte géologique du

r

j

1

Chapitre II Cadre géologique local et contexte géologique du gisement

11-1- Aperçu géologique

La région de Chekfa appartient au domaine interne constitué par des formations post-nappes (miocène terminal), situé à l'EST, par des formations cristallophylliennes du socle de la petite Kabylie d'âge cambro-ordovicien charrié vers le Sud sur des terrains plus récents.

11-2- Cadre géologique local

Dans ce cadre on distingue les formations suivantes de bas en haut : 2-1-Socle kabyle

Il

affieure

dans

la partie EST de Chekfa, représenté par deux grands ensembles (Vila, 1980): - un ensemble supérieur peu métamorphique.

- un ensemble inférieur métamorphique. 2-1-1-L'ensemble métamorphique

Il est représenté par un complexe de gneiss admettant des intercalations de marbres, d'amphibolites, micaschistes et schistes (Vila, 1980). Il forme la plus basse unité géologique de la région.

2-1-2-L'ensemble peu métamorphique

Il est représenté par deux séries (Vila, 1980):

- une série pélitique, gréseuse, carbonatée et gréso-conglomératique.

- une série Siluro-Dévonienne constituée de schistes à graptolites, de psammites tentaculites et de calcaire à orthocères.

Le contact de base de cet ensemble sur les séries sous-jacentes de l'ensemble métamorphique est interprété comme étant une discordance stratigraphique.

2-2-Fonnations de l'Oligo-Miocène Kabyle (OMK)

Il représente la couverture sédimentaire transgressive et discordante du socle kabyle, représenté par des conglomérats de base, par des grés parfois conglomératique

dans

une matrice marneuse.

2-3-Miocène terminal

Des marnes de couleur bleu recouvrant la ville de Chekfa, recoupé par les alluvions d'Oued Chekfa.

2-4-Fonnations du quaternaire

Représentées

dans

le bassin néogène de Jijel et comportent les formations suivantes :

~ Alluvions récents

Essentiellement des sables limoneux et des sables graveleux parfois consolidés (Delga, 1955).

»

Alluvions actuelles

Des éboulis et brèche de pente non consolidée. La taille des éléments peut aller jusqu'à 50 mm de diamètre.

»

Les dunes anciennes

Des sables limoneux parfois consolidés qui occupe la partie Nord de Chekfa.

1

- - dt: Légende: N

t

.

' - - - - '

-l : AIJuvions limoneux, 2 : Marne, 3 : OMK conglomérats, 4 : Schistes et phyllades, 5 : Calcaire métamorphique

6 : Schistes micacés, 7 : Schistes et pegmatites.

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2 3 6 7

1

1

Chapitre Il Cadre géologique local et contexte géologique du gisement

11-4-Contexte géologique du gisement

11-4-1-Introduction

Le gisement est situé

dans

les zones montagneuses de Chek:fa à une altitude de 150 à 350 m, localisé

dans

les formations cristallophylliennes, elle est située à 3 km à l'Est de Chekfa, et à 25 km à l'Est de la wilaya de Jijel.

Ce gisement renferme 3 carrière en activité, la distance entre eux ne dépasse pas 1 OO m.

L'accès aux carrières se fait par des pistes d'environ 2-3 km, leurs coordonnées

géographiques sont:

A=

{

36°46'N Longitude

05°59'E Latitude

Fig. 11.2: Localisation du gisement de Chekfa (Google earth, 2010)

1

:NOSTRAP,

2

:

SARL

EL

WAFA,

3

: SARLBOUGHABACONSTRUCTION

D'après la communication orale avec l'ingénieur de la carrière (2010), la superficie des carrières exploitées est de l'ordre 25 Hectares distribuées de la façon suivante:

NOSTRAP= 14

Ha

SARL

EL

W AFA= 10

Ha

SARL BOUGHABA CONSTRUCTION= 1 Ha

Page9

1

1

1

Il-4-2-Caractéristiques lithologiques

Les formations qui constituent la carrière se présentent de haut en bas sous forme de : )' Cipolin

A texture massive, de couleur bleu-grisâtre parfois des inclusions de grenat, et une évolution du skarn au niveau de contact cipolin-pegmatite ou micaschiste (Fig. II.6), on note aussi l'existence de micro-plis (Fig. Il.7).

)' Micaschistes

Ils apparaissent au voisinage du cipolin, à schistosité et foliation marquée, de couleur sombre.

)' Schistes

Atlleurent au piémont, et proviendraient de la séquence pélitique. Ils sont marqués par la dominance de la séricite, qui donnerait un aspect satiné.

)' Porphyroïde

Des filons d'origine magmatique (acide), à texture grenue marquée par la présence de grands cristaux dispersés au sein d'autre plus petits, de couleur blanchâtre, c'est lui qui réchauffe les calcaires avant sa transformation en cipolin.

Il-4-3- Structure des gisements

La géomorphologie des gisements, eu égard à la nature lithologique des terrains en question, offre à la région un aspect montagneux difficile d'accés, avec des escarpements et des pentes raides déversantes sur l'oued Aftis.

Les roches calcaires présentent des pendages verticaux à l'aflleurement au Messiat mais souvent disloqués de part et d'autre par des accidents tectoniques affectant le massif et dont les directions principales sont Nl 0- Nl 10- Nl 50.

Au Sud de l'oued Aftis, la structure du gisement s'avère plus complexe, avec des changements de pendage brusques dus à de nombreux facteurs parmi lesquels des accidents tectoniques cassants, l'intrusion de filons de pegmatite et autres évenements géologiques ayant affecté la région.

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Carrière de

l'Arbaa

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Calcaire métamorp

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_Schistes

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1

1

Fig. 11.3 : Coupe géologique schématique des gisements des roches carbonatées de Chekfa (Rouikha, 2008).

s

...

...

.-1 .-1

l

j

1

Il-S- Pétrographie et géochimie des roches exploitées

Les roches carbonatées de la région de Chekfa se présentent sous forme d'amas circonscrits dans 1 'encaissant schisto-phylladitique.

Ces masses de calcaires constituent des escarpements de reliefs disloqués par la tectonique, formant plusieurs sites favorables à l'exploitation comme le site d' El Arbaa, de Messiat et de Taferheit.

Ces roches carbonatées se présentent généralement en bancs décimétriques et métriques (Fig.

11.4) ou en masse compacte souvent intrudée par des filons de pegmatite (Fig. II.S).

Fig. II.6 : Contact Cipolin-pegmatite _{Fig. Il. 7 : 1' existence des micro-plis dans le} ci lin

l

1

Chapitre II Cadre géologique local et contexte géologique du gisement

La principale propriété chimique nécessaire est la composition chimique de la roche exploitée. D'après le Laboratoire des Travaux Publics <l'Est (LTPE), les résultats de l'analyse chimique sont résumés dans le tableau suivant :

Constituants %enpoids

Insolubles (Si02) 3,87

Oxvde de Fer et Alumine 1,32

Na Cl 0,32

Sulfates (CaS042H20) Traces

Carbonates (CaC03) 94,1

Perte au feu 42,82

Eau de constitution 1,45

Chaux(CaO) 45,74

Tableau. 11.1: Résultats de l'analyse chimique sur les roches carbonatées de Chekfa (D'après LTPE, 2008)

11-6- Critères de qualification des granulatsvis-à-vis de l'alcali-réaction

On désigne par alcali-réaction un ensemble de réactions chimiques entre certaines formes de silice ou de silicate, pouvant être présentes dans les granulats, et les alcalins du béton. Sous certaines conditions, et en l'absence de précautions particulières, ces réactions peuvent conduire à des désordres.

La prévention des désordres dus à l'alcali réaction nécessite que les granulats soient classés soit comme «non réactifs», soit comme «potentiellement réactifs», soit comme «potentiellement réactifs à effet de pessimum».

Pour les granulats renfermant des espèces minérales siliceuses très réactives, le risque d'expansion n'existe que lorsque ces espèces sont en proportions voisines d'une certaine plage de valeurs critiques dites pessimales. Ils pourront être alors qualifiés de potentiellement réactifs à effet de pessimum, PRP, et pour des proportions d'espèces réactives situées au-delà de cette plage être utilisés comme tels sousréserve que les conditions particulières décrites dans les recommandations pour la prévention desdésordres dus à

r

alcali-réaction soient satisfaites.

Les granulats potentiellement réactifs, PR, peuvent en général être utilisés dans les bétons, sous réserve du respect des prescriptions des recommandations en vigueur.

11-6-1- Les méthodes d'analyses et d'essais de qualification des granulats l 'interprétationdes résultats

Il existe trois types de méthodes permettant de caractériser les granulats vis-à-vis de l'alcali-réaction:

1 - les analyses physico-chimiques, minéralogiques ou pétrographiques. 2 - la mesure de la dissolution de la silice : test cinétique.

3 - les essais de stabilité dimensionnelle. Dans notrecas, on prend le premier type.

11-6-2-Les critères de non-réactivité

L'identification des minéraux présents peut permettre de s'assurer de la non-réactivité de roches meubles ou massives ou de granulats élaborés.

1

....

Une roche ou un granulat est considéré comme non réactif si l'un des critères quantitatifs suivants est satisfait:

- Cas général

L'analyse ne révèle pas d'espèces réactives en proportions supérieures à 2 %.

- Cas des roches carbonatées

Soit teneur en silice totale inférieure à 4 % (3,87 %).

Soit différence entre la silice totale et le quartz inférieure à 3 %.

D'après la norme P 18-542on déduit que ces granulats sont non réactifs.

Roches carbonatées

Étucl9 p6trotraphique analyse chimique. microscopie ORX.

Infrarouge_.

non non

Pratiquer au choix G 1 essai clnétiqu& chimique

'Roches siliceuses. silicatées et

silico-calcaires

P 18-589 ou Pratiquer un

G2 essais rapides P 18-588, - - - essai d'un

P tS-590 ou autre groupe

G3 essais à long terme

p 18-586. p 18-587

oui

Pratiquer les essais p 18-588 ou p 18-589

à défaut l'essai

p 18-590 (")

Proche des seuils

"'14---oui oui

Non réactif

non

et, pour P 18-589 si proche de PRPIPR -+ PR proche de Pf\INR faire un essai

du groupe G2

Le caractère non réactif

est incompatible avec

l'identification de 3 %

d'opale reconfirmer (""I

Potentiellement

réactif ,

-la confirmation peut être apportée par

p 18-586.

Chapitre III Généralités sur les granulats

ID-1-Introduction

L'art de construire est lié depuis des temps très reculés à l'usage des roches.

Le génie civil moderne fait encore usage des roches, principalement sous forme de granulats. Il en résulte qu'après l'eau, le granulat est le produit le plus utilisé par l'homme dans le monde.

Aujourd'hui les ingénieurs imposent aux granulats des spécifications portant sur des propriétés très diverses selon le type d'utilisation.(Chacune de ces propriétés doit répondre à des normes et spécifications bien définies).

Les propriétés des granulats dépendent soit de la nature de la roche d'origine (Minéralogie, Propriétés physiques et mécaniques), soit des conditions d'exploitation et d'élaboration (Caractéristiques géométriques et propreté).

Les granulats selon la Norme de définition XP P 18-540 sont des grains minéraux classés en fi.Hers, sables, gravillons, graves ou ballasts, suivants leurs dimensions comprises entre 0 et 125 mm, selon un concept traditionnel.Ils constituent le squelette du béton, des mortiers, des couches de fondation, des couches de base et de roulement des chaussés, ainsi que des ballasts et des voies ferrées.

ID-2-

Classification des granulats

Les professionnels distinguent trois catégories principales de granulats :

111-2-1- Selon l'origine

• Naturel : d'origine minérale, issus de roches meubles (alluvions) ou de roches massives, n'ayant subi aucune transformation autre que mécanique (telsque concassage, broyage, criblage, lavage).

•Artificiel: d'origine minérale résultant d'un procédé industriel comprenant des transformations thermiques ou autres.

• Recyclé : obtenu par traitement d'une matière inorganique utilisée précédemment dans la construction, tels que des bétons de démolition de bâtiments.

111-2-2- Selon la granularité

Ils sont désignés par d/D dans lequel d et D représentent respectivement la plus petite et la plus grande des dimensions du produit. Ces dimensions correspondent à la grosseur des grains

(définie dans P 18-561) déterminée par l'analyse granulométrique par tamisage selon P 18-560. Tout intervalle d/D ainsi défini est également appelé classe granulaire. Cette désignation des granulats en termes de dimensions inférieure (d) et supérieure (D) de tamis admet que des grains

puissent être retenus sur le tamis D et que d'autres puissent passer au travers du tamis d, dans les limites précisées.

Les dimensions d et D sont choisies dans la série suivante :

0-0,063 -0,08-0,1-0,125 -0,16-0,2-0,25 -0,315 -0,4-0,5 -0,63 -0,8 -l-l,25-l,6-2-2,5-3,15-4-5-6,3-8-10-12,5-14-16-20-25 - 31,5 - 40 - 50 - 63- 80 - 100 - 125 mm.

Il existe cinq classes granulaires principales caractérisées par les dimensions extrêmes d et D des granulats rencontrés.

NFEN 12620 NFEN13139 NF EN 13043 Granulats NF EN 13242 granulats Granulats pour Granulats pour pour mélanges pour GNT et GTLM bétons mortiers bitumineux et enduits

Sables d=O

-

d=O

D<4 D:S2 D:S6,3

Gravillons d~2 d=2 d~2

-4:SD:S63 D=45 2<D:S45 6,3 <D :::;90

Graves d=O

-

-

-4<D:S45

-

2<D:S45 6,3 <D :S90

Tableau. ID.1 : Définition des différents types de granulats 111-2-3- Suivant la masse volumique réelle pr

La masse volumique réelle est définie comme le quotient de la masse sèche de l'échantillon par le volume occupé par la matière solide, y compris les vides contenus dans les grains ( volume réel).

Les granulats sont dits :

Légers lorsque pr est inférieur à 2 t/m3_•

Courants lorsque pr est compris entre 2 et 3 t/m3_•

Lourds lorsque pr est supérieure à 3 t/m3

•

ID-3- Types de caractéristiques

111-3-1- Caractéristiques intrinsèques

Elles sont liées en général à la qualité de la roche exploitée. Entrent dans ce type de

caractéristiques : masse volumique réelle, absorption d'eau, Los Angeles, micro-Deval, résistance au polissage, friabilité des sables, etc.

111-3-2- Caractéristiques de fabrication

Elles résultent en général des conditions de fabrication. Entrent dans ce type de

caractéristiques : granularité, aplatissement, angularité, propreté des sables, propreté superficielle des gravillons, teneur en chlore, etc.

111-4- Domaine d'utilisation des granulats

Les granulats constituent la matière première essentielle dans les différents usages, ils

forment le squelette des bétons hydrauliques (85 %), l'ossature des couches des chaussées et des

voies ferrées (95 % à 1 OO % ). La consommation de ces matériaux de construction évolue d'une

année à l'autre dans les différents pays, proportionnellement à l'augmentation de la population.

Ainsi, après l'eau, les granulats sont la ressource minérale la plus consommable.

Chapitre III Généralités sur les

granulats

Fig. ID.1: Quelques exemples sur la consommation élémentaire des granulats (d'après Unicem Champagne-Ardenne 2006)

Nous donnons quelques exemples sur l'utilisation approximative de la consommation de granulats dans certains domaines :

1 m3 _{de béton environ 2 tonnes.}

1 logement environ 1 OO à 300 tonnes

1 hôpital ou un lycée environ 20 000 à 40 000 tonnes

lKm d'autoroute environ 30 000 tonnes

1 Km de voie ferrée environ 10 000 tonnes

ill-5- Marché de granulats

111-5-1- Marché de granulats au niveau national

Selon la direction générale des mines (2008), la production des granulats est caractérisée par : a-La diversité de substances minérales utilisées pour leur fabrication: calcaires,

granodiorite, granite, grés, andésite, gneiss, basalte, quartzites et dolomie (Fig. Ill.2).

l

2.Granodlorlte 887 762 m' 1.7%

L:

Granite 10 756 m• 0.6% ( 1 4. Grés 287 601 m> 0.6%

î

)

( 1. C~lcalres. 49 844 937 mJ 95.7% 1000/o ,. ( \. , ' 6. Gneiss 232 247m 0.4% ) 7. Basalte \ 201 647 m1 0.4% _, --~ 8. Quartzite 25 198 m < 0.1%

l

--S.-

Andésite "' 9. Dolomie----...,. 270 713 m· 11 327 m' 0.5% < 0.1% , /

Fig.

m.2 :

Production des granulats par origine (DGM, 2008).

b-un nombre élevé de 761 unités en activité dédiées à la production des granulats. c-une augmentation importante de la production en 2008. Il a atteint

52 072 188M3

111-5-2-Marché de granulats dans la wilaya de Jijel

La région de Jijel est en pleine développement économique depuis son passage au statut de wilaya.

Les préoccupations principales restent le développement du réseau routier et des infrastructures touchant aux structures de base et l'habitat de façon plus générale.

La demande du marché du granulat sera de plus en plus présente, notamment avec l'inscription de projets d'envergure nationale telle que l'autoroute Est-Ouest, ou régionale spécifique à chaque région.

Les granulats dans la Wilaya de Jijel proviennent de deux sources :

);io- Des granulats régionaux : sont livrées par des Wilayas voisins (Bejaia, Sétif, Mila,

Constantine), avec une production(Tableau. 111.2) :

Wilaya Sétif Constantine Mila Beiaia Jiiel

Production (m3) 4 382 561 3 699 035 3 314 178 700 620 320 961

Part national (%) _{8,4 7,1 6,4 1,3 0,6}

Tableau.

m.2:

Production annuelle des granulats par wilaya (selon la Direction Générale des

Chapitre III Généralités sur les granulats Production • Autres wilaya 76,2% • Sétif8,4% • Constantine 7,1% • Mila 6,4% • Bejaia 1,3% • Jijel 0,6%

Fig.111.3 : Taux annuel de production des carrières de la wilaya de Jijel et wilaya limitrophes (DOM, 2008).

);;> Des granulats locaux :Selon la Direction des Mines et Industrie de la wilaya de Jijel (DMI, 2010), les granulats extraits de sept carrières réparties en fonction du type de produit:

Carrière Points d'exploitation Nature des granulats

extraits

Chekfa 03 Métamorphique

El-Milia 02 Mamnatique

Sidi Marouf 01 Sédimentaire

Ziama 01 Sédimentaire

Tableau. 111.3 : Répartition des granulats selon leur type

IIl-5-3- Production des granulats au niveau de la carrière de Chekfa Production (ml ) (x 1000) 90 ~---~ 80

+ - - - -

a--70 4---~ 60 +---~~~~~~-~----~ 50 -1---~---~'7----+--~ 40 - 1 - - --4--- - - --1-- ... ...._-~ 30 +---~.---~----~ 20 4---~ 10 +---1k---~...:---;;jf---~ 0 +---.---,--~-,----r---.----,.----,--,.---,.---, 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 ~Production m3 Année

Fig. ID.4: Production annuelle des granulats dans les carrières de Chekfa (D'après DMI, 2010) La figure (111.4) montre la production annuelle des granulats au cours de dernières années (2000 à 2009) dans la carrière de Chekfa qui présente trois périodes :

- Production forte, de 2000 à 2001 (entre 44 000 et 60 000 m3). - Production faible, de 2002 à 2006 (nul à 10 000 m3).

- Production forte, de 2007 à 2009 ( 40 000 à 78 000 m3). Production en m3 ( x t • ) 80 ~---~ 70 +---~ 60 +---~ 50 +---~ _ _ _ • NOSTRAP 40

+

-30

+

-20 + -10 + -0 -+----2006 2007 2008 • SARLEL WAFA -. SARL BOUGHABA Année 2009

Chapitre Ill Généralités sur les granulats

111-5-4- Estimation de réserves (gisement de Messiat)

La méthode de calcul appliquée pour la détermination de réserve exploitable du gisement de

cipolin consiste à découper les différents horizons en gradins isopaques le long du front de taille,

d'une largeur moyenne égale à 100 m.

Les différents horizon.$ rocheux sont situées entre les courbes de niveau 190 et 300 m environ,

avec un rétrécissement du front de taille à partir de la courbe 250 m.

H2so : 286 000 m3

H2so : 344 500 m3

H300: 261 000 m3

VT= H2so + H2so + H300 = 891 500 m3

Vu= Vr (Vs+VNe) avec: Vu: Volume utile, Vs: Volume de stérile, VNe: Volume non

exploitable

Vu= 891 500 - (71 320 + 133 725)

Vu= 686 455 m3

Réserve exploitable: R =Vu* p8= 686 455 * 2,68 = 1 839 699 tonnes (Rouikha, 2008).

Chapitre

IV

Processus de fabrication de

Chapitre IV Processus de production des granulats

IV-1- INTRODUCTION

Dans leur très grande majorité, les granulats sont d'origine naturelle et représentant des produits des carrières. Une carrière est avant toute chose un gisement, et la notion de gisement est un concept géologique et économique. Pour qu'une formation géologique donnée soit exploitable, il faut non seulement qu'elle contienne des matériaux naturels valables en qualité et en quantité suffisante, mais il faut aussi qu'il existe un marché pour les différentes catégories de produits élaborés. (Chettah et Nouasra, 2005)

Les gisements de granulats de roches massives correspondent à une multitude de situations géologiques (couches plus ou moins épaisses, filons, épanchements volcaniques, massifs de granite ... ) et à des localisations géographiques très différentes. La carrière peut être implantée en plaine, sur un plateau, en montagne, au bord d'une falaise ...

L'exploitation des granulats s'effectue à flanc de coteau (surélévation) ou en puits, en fonction de la position du niveau géologique utile. On peut ainsi extraire et fabriquer des granulats de roches éruptives, des roches métamorphiques et des roches sédimentaires consolidées (calcaires ... ). IV-2- Processus de production des granulats

La production des granulats nécessite deux principaux types d'opérations : l'extraction et le traitement.

- L'extraction s'effectue dans les carrières qui utilisent des techniques différentes selon qu'il s'agit de roches massives ou de granulats alluvionnaires meubles, soit à sec, soit en milieu hydraulique.

- Le traitement est réalisé dans des installations de traitement généralement situées sur

le site de la carrière, parfois les installations peuvent se situer à un endroit différent du site d'extraction.

Dans tous les cas on retrouve les cinq mêmes principales étapes de production : - décapage et découverture des niveaux non exploitables,

- extraction des matériaux,

- transfert vers les lieux de traitement,

- traitement des granulats pour obtenir les produits finis, - remise en état du site exploité.

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Fig. IV.1: Schéma illustrant le processus de production de granulats

(www.ac-nancy-metz.fr/ .. ./Chapitre%20002%20-%20Les%20Granulats.pdt)

IV-3-Le décapage (découverte)

Après les études préliminaires de reconnaissance du site à exploiter, le dégagement du massif

de son voisinage géologique, et la mise à nu de sa surface nécessitent des travaux préparatoires pour découvrir la roche à exploiter.

Découvrir, c'est retirer les terrains situés au-dessus des niveaux à exploiter tels que la terre

Chapitre IV Processus de production des granulats

Les matériaux de découverte, terres végétales et matériaux stériles, doivent être stockés indépendamment, de façon à pouvoir être réutilisés lors du réaménagement de la carrière, sans pour autant gêner les différentes phases de l'exploitation. La prise en compte de la quantité des terrains à découvrir importe dans l'étude d'un gisement.

Une découverte jugée trop importante peut éventuellement amener

à

renoncer

à

l'ouverture

d'une exploitation. (Chettah et Nouasra, 2005) IV-4- Extraction des roches massives

Dans ce type de gisement compact, l'extraction des roches massives nécessite l'emploi des explosifs. Les tires de mines provoquent l'abattage d'une grande quantité de matériaux éclatés. Les éclats de roche (éléments généralement de plusieurs décimètres) soumis à une opération de débitage secondaire (par une brise roche).

Procéder à un tir nécessite un plan de tir comprenant :

- le forage de trous (leur disposition, leur nombre), - le choix des explosifs,

- le déclenchement du tir.

Le tir est placé sous la responsabilité d'un professionnel spécialisé: le "boutefeu".

Un tir de mine peut abattre jusqu'à plusieurs dizaines de milliers de tonnes de roche en une

seule opération. (Chettah et Nouasra, 2005)

Dans la carrière de Chekfa l'expérience a montré que 800 g d'explosifs est suffisant pour abattre 2,5 m3 _{de roche. (Ingénieur de la carrière, communication orale, 2010).}

IV-5- Le traitement des granulats

Les opérations de concassage, de débourbage, de triage et de lavage permettent d'obtenir, à partir des matériaux d'origine de la carrière, toute une gamme très variée de granulats qui répond

aux divers besoins techniques, ces opérations peuvent avoir lieu dans des ordres différents et à

une ou plusieurs reprises pour fabriquer des granulats diversifiés à partir de la même roche de départ, qu'elle soit alluvionnaire ou massive. (Chettah et Nouasra, 2005)

IV-5-1- Le transfert vers les installations de traitement

La manutention des matériaux entre le lieu d'extraction et le centre de traitement (le plus rapproché possible) s'effectue soit en continu, soit en discontinu.

*

La manutention continue par transporteurs à bandes, on modifie la position des unités de bandes transporteuse en fonction de la progression de l'exploitation. Dans le cas d'extraction en milieu hydraulique, on peut parfois utiliser des bandes transporteuses flottantes entre la drague et la berge.

*

Manutention discontinue par :

- camions et dumpers pour les extractions terrestres,

- bateaux ou barges dans le cas d'exploitation immergée assez loin des rives.

Dans le cas de carrière du Chekfa, le transfert des matériaux vers les installations de traitement se fait par les camions et les dumpers.

IV-5-2- Le concassage et le broyage

Les phases de concassage et de broyage s'effectuent dans des concasseurs qui permettent de réduire, de façon successive, la taille des éléments. Elles s'effectuent suivant plusieurs phases distinctes dans des concasseurs de structures différentes. Il existe différents types de concasseurs :

- concasseurs à mâchoires (utilisable dans la carrière de Chekfa), - concasseurs à percussion,

- concasseurs à projection centrifuge, - concasseurs giratoires.

Le choix de concasseurs dépend :

- De la grosseur des blocs à admettre (ouverture et sortie de la machine), - Du débit souhaité,

- De la nature des roches à exploiter (dureté, abrasivité ... ).

La fabrication des granulats à partir de roches massives nécessite toujours plusieurs opérations de concassage. Dans le cas des granulats alluvionnaires, le concassage ne s'effectue que sur les plus gros éléments (galets, gros graviers) ou dans des cas particuliers ( calcrètes, alluvions consolidés ... ).

On distingue trois grandes étapes dans le concassage :

- Le pré-concassage primaire qui réduit les plus gros galets en matériaux dont l'utilisation est nul et qui sont réinjectés dans la chaîne de traitement,

- Le concassage secondaire dont le produit n'est pas encore utilisable hormis pour le ballast des chemins de fer,

- Le broyage tertiaire qui donne des granulats durs et abrasifs (gravillons, sables ... ). Ici, le broyage s'effectue en milieu dense et homogène (les matériaux s'écrasent entre eux pour être plus abrasifs).

Entre chaque étape, un criblage et un lavage peuvent être faits.

L'exploitation du gisement se termine avec le déversement des matériaux dans une trémie de recette primaire. A partir de ce poste primaire, il est souvent constitué un stock primaire ou pré-stock qui sert de réserve de matière première à l'usine d'élaboration. Ce pré-stock primaire constitue une réserve aussi homogène que possible, il permet donc deremédier aux hétérogénéités naturelles qui caractérisent les gisements et permet donc d'assurer des livraisons de matériaux constants dans le temps.

IV-5-3- Le criblage

C'est une opération qui revient à séparer un ensemble d'éléments granulaires en différents sous-ensembles.

Les opérations de criblage ou de tamisage permettent de sélectionner les grains, le crible ne laissant passer dans ses mailles que les éléments inférieurs à une certaine taille. On peut ainsi, par une succession de criblage, trier les grains et obtenir des granulats de tous les calibres possibles:

- soit correspondant à une dimension précise (granulométrie), exemple: sable de 3mm, - soit en entrant dans une fourchette définie, exemple: 10 mm < granulats < 20 mm.

Chapitre IV Processus de production des granulats

Le procédé est le suivant : on dépose des granulats sur des surfaces perforées (cribles) qui laissent passer tout ce qui est inférieur au diamètre des perforations. Ces opérations de criblages ou tamisage permettent une sélection des grains. Par une succession de criblages, on peut trier des grains et obtenir des granulats de tous calibres possibles, cette opération s'appelle une granulométrie.

L'étêtage, très employé dans les gisements alluvionnaires consiste en l'élimination des éléments les plus gros (diamètre >20 cm).

Lors de ces criblages, des problèmes peuvent survenir :

- le goujonnage: c'est l'obstruction des mailles par un élément légèrement plus gros que celles-ci,

- le colmatage: ce sont des amas de poussières et de terre humide qui bouchent les mailles.

Pour éviter ces problèmes, on effectue l'arrosage et donc le lavage des granulats ou au contraire leur séchage .les grilles formant les cribles sont vibrantes (800 à 2000 tours/min). La garniture est la surface du crible formée par les mailles. Elle est choisie différemment selon l'utilisation (dureté, humidité, ... ). Les mailles s'usent de manière très irrégulière selon leurs différentes formes. Pour choisir un appareil de criblage, on doit étudier certains paramètres :

- La nature du matériau (pour l'usure),

- La forme du matériau,

- Le taux d'humidité des granulats.

Le criblage est une opération qui est utilisée dans la carrière de Chekfa. IV-5-4- Le lavage

Débourber, laver ou dépoussiérer permet d'obtenir des granulats propres. La propreté des granulats est une nécessité industrielle. La présence de boues, d'argiles ou de poussières

mélangées aux matériaux ou enrobant les grains, empêche leur adhérence avec les liants (ciments, chaux, laitier ou bitume), ce qui interdit alors leur utilisation.

Dans tous les cas, les eaux de lavage sont ensuite décantées dans des bassins spéciaux, de façon à resservir ou à être restituées propres à la rivière ou au lac. Les opérations de criblage et de lavage sont souvent réalisées conjointement, une rampe de jets d'eau étant disposée au-dessus du crible. IV-6- Stockage et livraison

En fin de traitement, on obtient des produits de qualité répondant à des critères bien précis : - nature des granulats: calcaire, silice, éruptif, ... dépendant du gisement,

- forme des grains : anguleux, arrondis,

- granulométrie précise ou fourchette granulométrique.

L'exploitant peut être amené à réaliser des mélanges avec des proportions précises pour chaque composant, ceci en vue d'utilisations bien particulières.

Une fois réduits, traités et classés, les granulats sont acheminés vers les aires de stockage, soit sous forme de tas individualisés, soit en trémies ou silos, ces produits peuvent être retravaillés sur place dans le cas de l'utilisation d'une centrale à béton.

Au niveau de la station de la carrière de Chekfa les produits finis sont stockés sur place à l'air libre. (Chettah et Nouasra, 1005)

IV-7- Chargement et transport

Différents moyens de transport (trains, camions ... ) permettent ensuite de livrer à la clientèle les produits finis. Ils peuvent être également travaillés sur place dans le cas de l'installation d'une centrale à béton ou d'une centrale d'enrobage au bitume. (Chettah et Nouasra, 2005)

IV-8- Aménagement après exploitation

Quand le site d'extraction est épuisé, la carrière ne doit pas être laissée à l'abandon. Elle doit être réaménagée afin d'éviter les possibles nuisances qui pourraient avoir un impact sur l'environnement et engendrer des modifications de paysage. Selon le type de carrière et l'environnement du site, on peut envisager diverses solutions de réaménagement (base de loisirs, zone de culture, reboisement ... ) L'entente est obligatoire pour pouvoir gérer le "patrimoine carrière". (Chettah et Nouasra, 2005)

IV-8-1- Principales possibilités d'aménagement des carrières

Il existe plusieurs types de réaménagement des carrières selon leurs environnements, soit des carrières implantées dans des sites aquatiques (carrières en eau), soit à ciel ouvert (carrière à

sec). Les principales possibilités de réaménagement de carrières à sec sont récapitulées dans le tableau (IV. 1).

• Carrière à sec

Types Critères Possibilités

Urbain Remblayage

En fosse Zone d'habitation

Reboisement

Rural Reverdiement

Tous environnements Mise en végétation Parois meubles

Vues éloignées Traitement de la

paroi ou talus ou rapprochées végétalisé Parois A flanc de relief rocheuses

Urbain Terrains de sport ou

parc de verdure Fond de

Carrière Rural Réserve naturelle ou

remise en végétation Tableau. IV.1 :Principales possibilités d'aménagement des carrières à sec.

Chapitre IV

Fig. IV .2 : Extraction et transfert vers les stations de concas e.

Processus de production des granulats

:Qii)yeurs

Chapitre V

Etude d'impact sur

l'environnement