Dynamite : histoire, usages et sécurité dans la démolition et l'exploitation minière

Contexte et matières premières

La dynamite est un explosif commercial utilisé principalement pour la démolition et l'exploitation minière. Inventée en 1866 par Alfred Bernhard Nobel (1833-1896), elle est plus précisément décrite comme le conditionnement de la nitroglycérine, un liquide explosif hautement toxique, ou d'autres composés volatils tels que le nitrate d'ammonium sensibilisé. Les dynamites peuvent être conditionnées en charges mesurées, transportées facilement et, avec le détonateur approprié, explosées en toute sécurité. Parce qu'une explosion de dynamite crée une « flamme froide », moins susceptible d'enflammer les mélanges de méthane et de poussière de charbon présents dans les mines, les dynamites sont fréquemment utilisées dans les opérations d'extraction de charbon.

Histoire

Alfred Nobel, son père Immanuel et son jeune frère Emil commencèrent à expérimenter avec la nitroglycérine près de Stockholm en 1862. Découverte par le chimiste italien Ascanio Sobrero en 1846, la nitroglycérine était hautement instable et difficile à manipuler, et les explosions accidentelles n'étaient pas rares. Un tel accident tua Emil, parmi d'autres, dans une usine en 1864. Malgré la tragédie personnelle, Alfred continua son travail avec ce liquide dangereux, travaillant sur un bateau au milieu d'un lac avant de mener ses expériences en usine. En 1866, il découvrit que mélanger la nitroglycérine avec de la kieselguhr (terre de diatomées) stabilisait et réduisait la volatilité de l'explosif. La terre de diatomées est formée par les restes fossiles d'un plancton unicellulaire appelé diatomées, et le résultat est un matériau absorbant qui « absorbe » la nitroglycérine. Alfred nomma le produit « dynamite » — dérivé du grec « dynamis » signifiant « puissance » — et obtint un brevet pour le procédé en 1867. Nobel développa par la suite plusieurs autres explosifs et propulseurs, dont la poudre sans fumée ballistite. Il détenait plus de 355 brevets et sa fortune considérable fournit la base financière du Prix Nobel, décerné « à ceux qui, pendant l'année précédente, auront conféré le plus grand bénéfice à l'humanité ».

La dynamite est classée comme explosif secondaire puissant, ce qui signifie qu'un détonateur d'explosif primaire ou d'initiation (fulminate de mercure, par exemple) est utilisé pour déclencher la charge principale. La dynamite est considérée comme un explosif commercial, par opposition aux explosifs TNT (trinitrotoluène), qui sont considérés comme des explosifs militaires. La première utilisation à grande échelle de la dynamite pour la construction fut la création du tunnel Hoosac, achevé en 1876.

Conception du processus et installations

La fabrication de dynamite est hautement réglementée et le processus strictement contrôlé pour prévenir les détonations accidentelles. L'équipement utilisé est spécialement conçu pour réduire l'exposition du mélange à la chaleur, aux forces de compactage ou aux sources d'inflammation. Les roulements dans les mélangeurs de produit, par exemple, sont montés à l'extérieur du cadre de l'appareil pour prévenir le contact avec le mélange explosif. Les bâtiments et zones de stockage (appelés magasins) sont construits à de grandes distances des autres structures et avec des systèmes spécialisés de chauffage, ventilation et électricité. Ces bâtiments sont « durcis » avec des toits et murs résistants aux balles et de vastes systèmes de sécurité. D'autres précautions importantes incluent des systèmes d'inspection approfondis qui assurent un mélange, un calibrage, un conditionnement et un contrôle d'inventaire corrects. Les employés sont également hautement formés pour travailler avec les explosifs, et des précautions de santé spéciales sont requises. L'exposition à la nitroglycérine produit couramment des maux de tête pulsatils, bien qu'une immunité aux effets toxiques puisse se développer. Intéressant, la nitroglycérine est aussi utilisée en médecine pour traiter certaines formes d'angine et d'autres maux. Dans le corps, elle agit comme vasodilatateur et détend le tissu musculaire.

Le processus de fabrication

Le processus commence avec le liquide composé tel que la nitroglycérine (huile explosive), une substance « dope », et un antiacide. Le dinitrate de glycol éthylène, composant environ 25-30 % de l'huile explosive, est utilisé pour abaisser le point de congélation de la nitroglycérine. Cela permet à la dynamite d'être utilisée en toute sécurité à basse température. En fait, la nitroglycérine dans un état semi-congelé avec à la fois liquide et solide présents est en réalité plus sensible et instable que l'état gelé ou liquide seul. Dans cet état semi-solide, la nitroglycérine est extrêmement dangereuse à manipuler.

Mélange de l'huile

• 1 L'huile explosive est soigneusement ajoutée à un mélangeur mécanique, où elle est absorbée par le « dope », qui peut être soit de la terre de diatomées (plus utilisée), de la pâte de bois, sciure, farine, amidon, et/ou d'autres substances carbonées et combinaisons de substances.

Neutralisation de l'acidité

• 2 Environ 1 % d'antiacide tel que carbonate de calcium ou oxyde de zinc est ajouté pour neutraliser toute acidité présente dans le dope. Le mélange est surveillé attentivement et quand le niveau d'ingrédient correct est atteint, le mélange est prêt pour le conditionnement sous les diverses formes. Ce processus produit ce qu'on appelle la « dynamite droite », dans laquelle le dope ne contribue pas à la force explosive de la dynamite. Par exemple, la dynamite droite à 40 % contient 40 % de nitroglycérine et 60 % de dope ; la dynamite droite à 35 % contient 35 % de nitroglycérine et 65 % de dope. Dans certains cas, le nitrate de sodium est mélangé avec le dope, qui agit comme oxydant et donne une force supplémentaire à l'explosif.

Conditionnement de la dynamite

• 3 L'apparence de la dynamite ressemble généralement à une cartouche ronde d'environ L'apparence de la dynamite ressemble généralement à une cartouche ronde d'environ 1,25 pouce de diamètre et 8 pouces de long. L'enceinte de paraffine protège la dynamite de l'humidité et, étant un hydrocarbure combustible, contribue à la réaction explosive. 1,25 pouce (3,2 cm) de diamètre et 8 pouces (20 cm) de long. Ce type est produit en pressant le mélange de dynamite dans un tube en papier scellé avec de la paraffine. L'enceinte de paraffine protège la dynamite de l'humidité et, étant un hydrocarbure combustible, contribue à la réaction explosive. La dynamite peut aussi exister sous de nombreuses autres formes, des tailles de cartouches plus petites pour travaux de démolition spécialisés aux grosses charges de 10 pouces (25 cm) de diamètre utilisées pour les opérations d'extraction à ciel ouvert. Les réglementations limitent la longueur de ces grosses charges à 30 pouces (76 cm) et le poids à 50 livres (23 kg). La dynamite est aussi disponible sous forme de poudre en sac et sous forme gélatinisée pour usage sous-marin.

Les dynamites sont aussi fabriquées en utilisant d'autres substances que la nitroglycérine. Par exemple, remplacer une plus grande partie de l'huile explosive par du nitrate d'ammonium peut augmenter la force explosive de la dynamite. Cette forme de dynamite est appelée dynamite ammoniacale.

Contrôle qualité

La mesure précise de la force de la dynamite et les tests par détonation assurent une performance sûre de l'explosif. La force relative de la dynamite est classée par comparaison à la dynamite droite et par le pourcentage de poids de l'huile explosive. Par exemple, la dynamite ammoniacale est comparée à la dynamite droite et classée en conséquence. La dynamite ammoniacale à 50 % est égale en force explosive à la dynamite droite à 50 %. Dans cette instance, le « 50 % » reflète la comparaison de force plutôt que le contenu explosif.

Après fabrication et test de lot de la dynamite, elle est distribuée sur le chantier sous des réglementations strictes de transport et de stockage.

Application

L'exemple bref suivant est l'un des nombreux scénarios pour l'application correcte de la dynamite. Il doit être noté que personne d'autre qu'un expert en dynamitage certifié avec les procédures et l'équipement corrects ne devrait jamais tenter de faire détoner de la dynamite.

Dans cet exemple, une formation rocheuse doit être dynamitée pour faire place à un projet de construction. La première étape de la procédure de dynamitage est de déterminer la taille de la charge par divers moyens, y compris graphiques, calculs et l'expérience du dynamiteur. Un examen approfondi de la zone affectée et du terrain environnant est fait pour déterminer la zone de sécurité. Des panneaux sont placés à un minimum de 1 000 pieds (305 m) en dehors de la zone de sécurité pour avertir le public du dynamitage. Les émetteurs radio sont éteints et verrouillés pour prévenir le déclenchement accidentel des détonateurs électriques. La charge est ensuite retirée du magasin et transportée sur le site de dynamitage en utilisant des camions fermés et sécurisés. Les détonateurs sont apportés sur le site dans un véhicule séparé.

Les charges sont déchargées et placées dans les trous de mine forés dans la formation rocheuse. Elles glissent dans le trou de mine par pression d'air ou par bourrage avec des tiges en bois ou en plastique. Le dynamiteur prend grand soin que les fils de commande vers les détonateurs soient court-circuités ensemble jusqu'à ce que toutes les charges aient été placées. Cela fournit un chemin de court-circuit pour le câblage qui prévient l'inflammation accidentelle. Seul le dynamiteur est autorisé à faire les connexions électriques finales au commutateur de tir principal.

Pendant ce temps, un espace de 5 pieds (1,5 m) dans le câblage immédiatement avant le commutateur principal est utilisé comme « intervalle parafoudre », une autre pratique de sécurité pour éliminer la possibilité que l'électricité statique déclenche les charges. Une fois toute la préparation pour le dynamitage terminée, un avertisseur sonore émet une série de coups d'une minute avant le signal de détonation. À ce moment, les connexions finales au commutateur de tir sont faites. À une minute de la détonation, une série de courts coups de corne sont émis. Le dynamiteur déverrouille alors le commutateur principal et fait détoner les charges. Après l'explosion, tous les circuits électriques vers l'équipement de dynamitage sont à nouveau verrouillés en positions sûres, et la zone est inspectée pour les ratés et la sécurité générale. Un coup de corne prolongé signale que tout est clair.

Sous-produits/Déchets

La fabrication et l'utilisation d'explosifs contribuent à une certaine mesure de déchets dangereux pour l'environnement. La nitroglycérine produit plusieurs sous-produits toxiques tels que des acides, des caustiques, et des huiles contaminées aux métaux lourds. Ceux-ci doivent être éliminés correctement par neutralisation ou stabilisation et transportés vers une décharge de déchets dangereux. L'utilisation d'explosifs crée de grandes quantités de poussière et de particules de l'explosion, et, dans certains cas, libère de l'amiante, du plomb, et d'autres matériaux dangereux dans l'atmosphère. Aussi, des explosions non contrôlées ou mal calculées peuvent rompre les réservoirs et pipelines voisins, libérant leur contenu dans l'environnement.

L'avenir

Depuis leur développement dans les années 1950, des formes avancées d'explosifs plastiques et de charges creuses ont remplacé la dynamite. Ces explosifs sont maintenant appelés agents de dynamitage, car leur stabilité est améliorée et ils nécessitent un amorce plus puissant pour détoner. L'un des agents de dynamitage les plus courants est l'ANFO, ou nitrate d'ammonium et huile de carburant. L'ANFO est facilement disponible, considérablement moins cher que la dynamite, et peut être mélangé sur site. Cependant, les équipes de démolition de béton nécessitant des charges relativement petites utilisent encore la dynamite comme agent de dynamitage.