La pierre de taille est l'un des matériaux les plus durables utilisés dans la construction, le bardage, le pavage et de nombreuses autres applications. Sa popularité, qui remonte à l'époque des statues Moaï de l’île de Pâques, est de nouveau grandissante. De plus, avec le bon équipement, son extraction est plus abordable que jamais.
Au cours des 20 dernières années, la production mondiale de pierre de taille a connu une croissance rapide, notamment pour les projets de construction où les architectes font de plus en plus appel à la grande variété de couleurs, de textures et de finitions que la pierre naturelle peut offrir. Et, alors que l'utilisation de la pierre est en augmentation, notre capacité à couper et à traiter la roche dure plus efficacement a conduit à une vaste augmentation des types et des couleurs de matériaux fournis au marché.
Outre son utilisation dans la construction, la pierre de taille est également utile dans la maçonnerie monumentale, en tant que matière première pour la sculpture, les monuments et les pierres tombales. De nos jours, environ deux tiers de la pierre de taille produite dans le monde provient de sept pays, à savoir la Chine, l’Inde, la Turquie, l’Iran, l’Italie, le Brésil et l’Espagne. En général, on privilégie la pierre lorsque c'est possible sur le plan économique, ce qui marque concrètement le retour à des pratiques traditionnelles.
Cette demande croissante crée évidemment de nouvelles opportunités quant au développement et à l'expansion de l'industrie de la pierre de taille (DSI) à l'échelle mondiale. Bien que les perspectives semblent favorables, le développement du DSI dépendra souvent de facteurs locaux tels que l'emplacement, la qualité et l'adéquation des gisements de pierre, et la disponibilité de fonds pour développer ou agrandir des carrières de taille appropriée, ainsi que de questions logistiques telles que la mise en place d'une infrastructure de transport adéquate pour relier les producteurs de pierre aux clients.
On appelle pierre de taille la roche naturelle qui a été extraite et façonnée selon certaines dimensions ou spécifications pour être utilisée dans le bâtiment et la construction, ainsi que dans la production de sculptures, de monuments et de mémoriaux. En substance, ce terme désigne toute pierre qui est susceptible d’être extraite sous forme de grands blocs, puis transformée en plaques, blocs, carreaux ou dalles. En pratique, il existe une zone d'ombre entre la pierre de taille classique, dont l'utilisation est essentiellement décorative, et les matériaux de construction naturels taillés aux bonnes dimensions, dans lesquels les caractéristiques physiques des roches sont utilisées pour produire de la pierre de construction de forme régulière.
D’un point de vue historique, la pierre de taille est produite et utilisée depuis très longtemps. On a, par exemple, retrouvé, en Europe, au Moyen-Orient et ailleurs, des monuments du Mésolithique et du Néolithique qui ont de toute évidence été construits avec de la pierre de taille. L’architecture grecque et romaine classique se caractérise par une très grande maîtrise dans l’utilisation de la pierre de taille. Par exemple, les Romains ont découvert et exploité la seule source de porphyre rouge connue au monde et ont utilisé cette roche dans des colonnes décoratives pour leur Temple de Jupiter. Cette tâche consistait à extraire la pierre en morceaux ayant la taille d'une colonne dans les collines de la mer Rouge, dans l’est de l’Égypte, puis à la transporter par voie terrestre et maritime jusqu'à Rome. Les éléments de la Grande Pyramide proviennent eux aussi de contrées éloignées et ont ensuite été taillés selon des dimensions précises. On trouve également d’autres exemples de maçonnerie de pierre de haute qualité sur chaque continent.
Les pierres les plus couramment utilisées dans le commerce aujourd'hui sont notamment le marbre, le granit, l’ardoise et le grès, qui sont toutes dotées d'un large éventail de propriétés visuelles et physiques. Cette liste est loin d'être exhaustive. On peut également citer des roches telles que le calcaire, le basalte, le gabbro, le travertin et le tuf, largement utilisés lorsque leurs propriétés s'y prêtent. D’origine volcanique, le tuf est essentiellement une roche très tendre, mais il est facile à travailler. Les exemples de son utilisation vont du matériau de construction et de revêtement de nombreux bâtiments en Arménie aux statues géantes Moai de l'île de Pâques. Les principales qualités de la pierre de taille qui sont à l'origine de sa popularité et de son utilisation sont notamment sa couleur, ses motifs et sa texture, sa durabilité et la constance de son approvisionnement. Chaque marché possède des exigences différentes en termes de caractéristiques qualitatives.
La pierre de taille est extraite en découpant, ou en séparant autrement, de grands blocs de pierre de la masse rocheuse naturelle. La taille de chaque bloc produit dépend d’un certain nombre de facteurs, notamment l’homogénéité de la pierre proprement dite, la capacité de l'exploitant de carrières à manipuler la pierre brute et l’utilisation finale requise pour la pierre une fois qu’elle a été façonnée. En règle générale, le volume d'un bloc peut être de l’ordre de 6 m3 (200 ft3), ce qui correspondrait à un bloc d'un poids de 10 à 18 t en fonction de sa densité. La façon dont chaque carrière est exploitée peut varier considérablement.
Les caractéristiques physiques de la masse rocheuse (son homogénéité, et la présence éventuelle de lignes de faiblesse définies telles qu'une fragmentation régulière ou une stratification), la taille de la ressource et du marché pour ses produits, ainsi que les ressources financières de l'exploitant, jouent toutes un rôle dans la décision relative à la conception et à la capacité de la carrière. Dans une exploitation de grande envergure, la première étape de la production consiste à détacher des blocs individuels pouvant contenir des milliers de mètres cubes de matériau, à partir de bancs de carrière de 10 m ou plus.
À l’inverse, une carrière de petite envergure peut avoir un rendement très limité, produire des blocs bruts pesant de 5 à 10 t et avoir une hauteur de banc plus basse adaptée à la technologie de production disponible. Mais le concept global est le même : produire des blocs bruts qui peuvent ensuite être transformés pour donner un produit à plus forte valeur ajoutée. Vu sous cet angle, le bloc brut est un atout précieux en soi et doit être manipulé avec précaution : en effet, les petits blocs fragmentés et irréguliers sont moins commercialisables que les grands Par conséquent, les blocs à forte valeur ajoutée sont traités avec délicatesse.
Par exemple, certains exploitants utilisent un «coussin» de terre ou de sable pour soutenir les blocs de pierre brute tout juste détachés pendant leur manutention dans la carrière. Pour les matériaux plus durs tels que le granit ou d’autres roches intrusives, les blocs sont généralement séparés du front de taille de la carrière en forant une ligne de trous étroitement espacés et alignés avec précision, puis en y insérant des clavettes et des cales (parfois appelées bouchons et gâchettes). L'insertion des cales dans les trous de manière successive entraîne la fissuration de la roche le long de la ligne des trous, ce qui permet de dégager le bloc. Les roches plus tendres, comme le marbre, peuvent être découpées à l’aide de scies à fil diamanté, tandis que les blocs de calcaire tendre (mais non cristallin) sont souvent découpés à l’aide de scies mécaniques. De grands volumes de matériaux tels que l’ardoise peuvent être détachés en utilisant avec précaution des explosifs à faible énergie tels que la poudre noire, placés dans des trous pré-percés le long d’un banc de carrière.
L’objectif ici est bien sûr de détacher suffisamment la pierre brute sans la fragmenter, ce qui la rendrait inutilisable pour la fabrication d’ardoises pour toiture ou de monuments. De petites quantités d’explosifs peuvent également être utilisées pour libérer des blocs de matériaux plus durs du sol de banc de la carrière. Les blocs de pierre sont déplacés de la carrière vers l’usine de transformation à l’aide de grandes chargeuses frontales et de camions à plateau. Les blocs bruts peuvent ensuite être stockés dans la carrière en guise de réserve ou transportés immédiatement pour être transformés dans une usine de fabrication ; ils sont souvent intégrés à l’exploitation de la carrière ou sont situés à proximité pour réduire les coûts de transport.
Les blocs bruts sont soumis à une série d’étapes de transformation, en fonction du produit final requis. Cela nécessite généralement le recours à une coupe humide pour former des blocs aux dimensions précises ou des fines dalles à l'aide de fils diamantés ou de scies circulaires, suivie, si nécessaire, d’un polissage ou d’un affûtage.
L’épaisseur de chaque dalle dépend une fois encore de l’utilisation finale : un revêtement architectural ou un pavage commercial exige une section plus épaisse qu'un matériau destiné à être utilisé comme revêtement de sol ou de carrelage mural par exemple. Les carrières individuelles sont souvent de petites exploitations qui répondent à une demande locale. De plus, les entreprises de pierre de taille possèdent parfois plusieurs carrières pour différents types de pierre ou couleurs qui fonctionnent par intermittence, en fonction de la demande d'une pierre particulière. Les gravats de pierre inutilisables sont concassés et vendus comme agrégats de construction.
La flexibilité et la précision du forage sont des facteurs clés dans le choix d’un équipement approprié pour la production de matières premières pour l'industrie de la pierre de taille (DSI). Ce sont les pratiques standard d'extraction de cette industrie qui créent ce besoin de flexibilité ; en effet, chaque bloc est sélectionné sur la base de sa compatibilité avec l’utilisation finale prévue, et de la probabilité que le bloc reste intact lors de son extraction du front de taille de la carrière. C'est pourquoi l’équipement de forage doit être très mobile et maniable, tout en offrant le niveau de précision nécessaire en termes de rectitude, d’alignement et de parallélisme des trous de manière à produire des lignes de rupture précises pour la production de blocs de haute qualité.
Les diamètres de trou utilisés pour le forage dans l'industrie de la pierre de taille sont généralement inférieurs à 45 mm, étant donné que l’objectif des trous est de fournir une ligne de faiblesse dans la masse rocheuse pour fendre, plutôt que de contenir des explosifs, comme dans l'exploitation conventionnelle d'une carrière. Néanmoins, les trous doivent également être étroitement espacés, de sorte que la propagation des fissures entre eux soit améliorée une fois le processus de calage débuté. En outre, la déviation du trou doit être minimisée afin d’obtenir une rupture aussi nette que possible. Cela impose à son tour des contraintes sur la profondeur du trou qui peut être obtenu avec un forage en une seule passe pour les petits diamètres, l'utilisation d'un fleuret étant plus susceptible d’entraîner une déviation croissante avec la profondeur, à moins que des systèmes de contrôle stricts ne soient en place.
En fonction de l’utilisation finale prévue pour le bloc brut, il est parfaitement possible d’utiliser des engins de forage conventionnels, tels que la foreuse hydraulique FlexiROC T15 R d’Epiroc, qui possède un seul bras et offre un haut niveau de maniabilité tant pour la machine proprement dite que pour le positionnement du bras. Son application est bien sûr quelque peu limitée, car elle ne peut forer qu’un seul trou à la fois, et l’inclinaison du bras et de la glissière doit être redéfinie avec précision pour chaque trou successif. La prochaine étape pour répondre à ce type de problème est de passer aux systèmes de forage DSI spécialisés et conçus sur mesure qui composent la gamme Epiroc, tels que le SpeedROC 1F. Également équipé d’un seul bras, et complètement autonome, il diffère du FlexiROC T15 R, plus polyvalent, en ce sens que son bras porte un cadre de guidage qui permet le déplacement latéral de la glissière et du marteau hors trou.
De ce fait, la machine peut forer une série de trous de 3,5 m de long à partir d’une seule configuration sur le banc, ce qui réduit les temps d’arrêt et garantit une précision de forage jusqu'à 2,4 m de profondeur en une seule passe, ou 9 m avec des tiges d'extension. Le fait de pouvoir forer plus longtemps au cours d'une période de travail signifie bien sûr une meilleure productivité, puisque le SpeedROC 1F peut forer jusqu'à 400 mètres linéaires par jour.
L’obtention d’une productivité encore plus élevée nécessite l’utilisation de plusieurs glissières de forage sur un engin de forage, comme c’est le cas sur les modèles SpeedROC 2F et SpeedROC 3F d’Epiroc. Plus grandes que le SpeedROC 1F, ces machines possèdent respectivement deux et trois glissières de marteau-perforateur hydraulique séparées sur son cadre de guidage de 4 m de large, ce qui permet de forer jusqu'à 1 000 mètres linéaires par jour. Il est possible de forer un trou allant jusqu'à 4 m en un seul passage, tandis que sa profondeur de trou maximale peut atteindre 9 m. Le bras télescopique permet de forer des rangées parallèles de trous le long d’un banc à partir d’une seule configuration, l’engin de forage ayant une couverture de surface maximale de près de 260 m2 sans être déplacé. La profondeur de trou nécessaire dans toute application particulière dépend de la taille du bloc extrait, et dans certaines circonstances, où il est tout simplement impossible de forer et de sectionner, soit parce que le bloc serait trop gros, soit parce que la roche n’est pas suffisamment compétente pour résister aux forces exercées pendant le fractionnement. Dans ce cas, et en supposant que la roche n’est pas trop dure ou abrasive, le sciage à l’aide d’un fil diamanté peut être une solution.
Les engins SpeedROC 1F, SpeedROC 2F, SpeedROC 2FA et SpeedROC 3F peuvent également être utilisés pour des travaux secondaires sur des blocs qui ont été extraits d’un banc, soit en forant des rangées de trous sur le bloc, soit en le découpant à nouveau. Dans chaque cas, l’objectif est de maximiser le rendement d’un bloc tout en minimisant la quantité de déchets produits, notamment grâce à des trous de petit diamètre et à des fils fins.
