L'électrification et l'automatisation du matériel de soutien au sol améliorent considérablement la productivité dans les mines souterraines

Résumé

Alors que les opérations minières souterraines continuent de s'enfoncer plus profondément, les chantiers de construction sont confrontés à de multiples défis, notamment des contraintes géologiques élevées, des conditions de roche encaissante complexes, la pression de ventilation et une pénurie de main-d'œuvre. Les équipements diesel traditionnels et les méthodes manuelles de soutènement du terrain deviennent progressivement inadaptés à la construction minière moderne en raison des limitations de productivité, des conditions de travail, de la précision d'installation et de la gestion de la sécurité.

Ces dernières années, l'électrification et l'automatisation des équipements de soutènement du terrain se sont accélérées. Grâce aux systèmes d'entraînement électrique, à la télécommande, au forage automatisé, au positionnement intelligent et à la collecte de données de construction, ces technologies améliorent la continuité et la standardisation de l'installation des boulons d'ancrage. Parallèlement, les produits de boulons d'ancrage haute performance compatibles avec la construction mécanisée sont devenus un élément important pour améliorer l'efficacité de l'exploitation minière souterraine et la qualité du soutènement.

Nouveaux défis pour l'efficacité de la construction des mines souterraines

Les galeries des mines souterraines impliquent généralement plusieurs processus, notamment le forage, le dynamitage, le déblaiement, l'installation de boulons d'ancrage, l'installation de treillis et l'application de béton projeté. La construction du soutènement du terrain est un maillon important entre l'excavation et le développement ultérieur de la galerie, et son efficacité affecte directement la progression de l'ensemble du cycle minier.

À mesure que les mines deviennent plus profondes, les sections des galeries, les conditions de la roche encaissante et les distances de construction continuent de changer. Les équipes sur le terrain sont souvent confrontées aux défis suivants :

• Espace de travail limité, ce qui réduit l'efficacité du déplacement des équipements et des opérations manuelles ;
• Températures élevées, humidité, poussière et bruit, ce qui augmente la difficulté du travail souterrain ;
• Émissions d'échappement des équipements diesel, ce qui exerce une pression supplémentaire sur les systèmes de ventilation souterrains ;
• Dépendance à l'expérience de l'opérateur pour le forage manuel et l'installation des boulons d'ancrage ;
• Difficulté à maintenir une qualité de soutènement constante dans des conditions de roche encaissante complexes.

À mesure que ces facteurs deviennent plus importants, les compagnies minières accordent une plus grande attention à l'électrification et à l'automatisation des équipements de soutènement du terrain. L'objectif est de réduire la dépendance aux opérations manuelles et d'augmenter la quantité de soutènement effectif réalisé dans chaque cycle de travail.

L'électrification améliore l'environnement de travail souterrain

Le premier avantage majeur de l'électrification des équipements de soutènement du terrain est l'amélioration des conditions de travail souterraines. Les équipements diesel traditionnels produisent des gaz d'échappement, de la chaleur et du bruit pendant leur fonctionnement. Les mines doivent utiliser une plus grande capacité de ventilation pour éliminer les gaz nocifs et contrôler les températures locales.

Les équipements de soutènement du terrain électriques ou à batterie peuvent réduire les émissions produites par la combustion du diesel, contribuant ainsi à diminuer les besoins locaux en ventilation et en refroidissement. Pour les mines profondes et les galeries longues distances, cela peut améliorer la qualité de l'air dans les zones de travail et réduire une partie de la charge opérationnelle des systèmes de ventilation.

De plus, les équipements électriques sont généralement plus faciles à intégrer avec des capteurs, des systèmes de contrôle et des modules de collecte de données. Les paramètres de fonctionnement, la profondeur de forage, la pression d'avance, la vitesse de forage et les données d'installation des boulons d'ancrage peuvent être enregistrés via des systèmes numériques. Ces informations peuvent soutenir le suivi de la qualité de la construction et l'optimisation future des conceptions de soutènement du terrain.

Il est important de noter que l'électrification ne consiste pas simplement à remplacer le diesel par l'électricité. Les compagnies minières doivent également prendre en compte la capacité électrique souterraine, les installations de charge et de remplacement des batteries, le temps de fonctionnement des équipements, les systèmes de maintenance et les exigences de sécurité antidéflagrantes afin de tirer pleinement parti des avantages des équipements électrifiés.

L'automatisation améliore la continuité de la construction

Dans les opérations traditionnelles de soutènement du terrain, l'angle de forage, la profondeur du trou, la disposition des boulons et la qualité d'installation dépendent souvent fortement de l'expérience de l'opérateur. L'application de la technologie d'automatisation permet aux équipements d'effectuer des tâches répétitives selon des paramètres prédéfinis, réduisant ainsi les différences entre les équipes et les quarts de travail.

Les équipements modernes de soutènement du terrain automatisés peuvent généralement fournir les fonctions suivantes :

• Positionnement automatique des trous de boulons d'ancrage ;
• Forage à des angles prédéfinis ;
• Contrôle de la profondeur de forage et de la pression de forage ;
• Manipulation et installation automatisées ou semi-automatisées des boulons d'ancrage ;
• Enregistrement des paramètres de construction et génération de données de qualité ;
• Opération à distance, réduisant le temps passé par les travailleurs dans les zones dangereuses.

Ces fonctions aident à stabiliser le rythme de la construction du soutènement et permettent à l'installation des boulons d'ancrage de mieux correspondre au cycle d'excavation. Lorsque l'équipement, les produits de boulons d'ancrage et les méthodes de construction fonctionnent ensemble, les temps d'attente, les reprises et les opérations répétitives peuvent être réduits.

Dans les zones à haut risque, la télécommande et l'opération automatisée peuvent également réduire le temps d'exposition des travailleurs au front de taille, à la roche encaissante fracturée ou aux zones présentant des risques potentiels d'effondrement du toit. Cela améliore encore la gestion de la sécurité sur le site.

Boulon d'ancrage Swellex

Pour les projets miniers souterrains et de tunnellisation qui nécessitent une installation rapide et le développement rapide de la résistance au soutènement, le boulon d'ancrage Swellex peut être envisagé.

Le boulon d'ancrage Swellex se dilate sous l'effet de l'eau à haute pression, permettant au tube du boulon de maintenir un contact étroit avec la paroi du trou de forage et de développer rapidement une action d'ancrage. Utilisé conjointement avec des équipements de soutènement du terrain mécanisés, ce produit convient aux environnements de construction qui nécessitent des temps d'installation plus courts et une réponse de soutènement primaire plus rapide.

Dans les roches fracturées, les terrains diaclasés ou les galeries avec des fenêtres de construction limitées, un développement rapide du soutènement contribue à réduire le temps pendant lequel la roche encaissante reste exposée. Dans les opérations d'excavation continues, la vitesse d'installation des boulons d'ancrage et le temps de réponse du soutènement sont des facteurs importants influençant le cycle global de construction. Le boulon d'ancrage Swellex peut servir d'option de produit dans un processus de soutènement du terrain mécanisé.

Boulon d'ancrage Swellex

Les équipements automatisés nécessitent des produits de boulons d'ancrage standardisés

À mesure que les équipements de soutènement du terrain deviennent plus automatisés, la cohérence dimensionnelle, la fiabilité de la connexion et la stabilité des lots des produits de boulons d'ancrage deviennent de plus en plus importantes. Les équipements automatisés doivent effectuer la manipulation, le positionnement, l'installation ou l'injection selon des paramètres prédéfinis. Des variations significatives dans les spécifications des produits peuvent affecter la reconnaissance par l'équipement, le rythme d'installation et la qualité finale de la construction.

Pour cette raison, les mises à niveau des équipements doivent généralement être mises en œuvre parallèlement aux mises à niveau des produits de boulons d'ancrage. Lors de l'achat de produits de soutènement du terrain, les compagnies minières doivent évaluer plus que la résistance à la traction et le prix. Les considérations importantes incluent :

• Si les dimensions et le poids du produit sont adaptés à la manipulation mécanisée ;
• Si les filetages, les plaques et les connecteurs sont compatibles ;
• Si le produit peut fournir des performances fiables dans des environnements humides, corrosifs et à fortes contraintes ;
• Si le processus d'installation est adapté aux équipements automatisés ;
• Si la qualité du produit reste constante entre les lots ;
• Si les données de construction peuvent être intégrées dans le système de gestion de la qualité du site.

Ce n'est que lorsque l'équipement et les produits de boulons d'ancrage sont correctement adaptés que la construction automatisée peut passer d'une simple opération d'équipement à un processus avec une qualité de soutènement contrôlée et vérifiable.

Boulon d'ancrage autoforeur creux pour injection de coulis

Pour les formations tendres, fracturées, instables ou aquifères, le boulon d'ancrage autoforeur creux pour injection de coulis peut être utilisé.

Le boulon d'ancrage autoforeur creux pour injection de coulis combine les fonctions de forage, d'ancrage et d'injection de coulis en un seul système. Pendant la construction, le boulon lui-même peut servir de tige de forage. Le coulis est ensuite délivré à travers la barre creuse dans les fractures de la roche encaissante et la zone autour du trou de forage, améliorant ainsi l'intégrité de la masse rocheuse et les performances d'ancrage.

Pour la construction de soutènement du terrain automatisée ou mécanisée, cette structure intégrée peut réduire les processus tels que les changements répétés de tiges, le retrait des tiges de forage et l'installation séparée des boulons. Elle est particulièrement adaptée aux formations complexes où les trous de forage conventionnels sont sujets à l'effondrement. Dans les galeries de mine, les tunnels, les pentes et les chambres souterraines, ce produit peut contribuer à améliorer la continuité du soutènement et à réduire l'impact des conditions géologiques difficiles sur le cycle de construction.

Boulon d'ancrage autoforeur creux pour injection de coulis

L'électrification et l'automatisation favorisent la gestion numérique du soutènement du terrain

Une fois que les équipements de soutènement du terrain ont été électrifiés et automatisés, les chantiers de construction peuvent collecter davantage de données de processus. Ces données peuvent être utilisées non seulement pour déterminer si l'équipement fonctionne correctement, mais aussi pour analyser la qualité de l'installation des boulons d'ancrage et le comportement de la roche encaissante.

Par exemple, des changements soudains de la pression de forage peuvent indiquer un changement de type de roche ou la présence d'une zone fracturée. Des changements dans la vitesse de forage et le couple peuvent suggérer des variations dans la structure géologique. Les informations sur le nombre, l'emplacement et le temps d'installation des boulons d'ancrage peuvent être utilisées pour vérifier si la conception du soutènement a été correctement mise en œuvre.

Lorsque ces données sont combinées avec la journalisation géologique, la surveillance de la roche encaissante et les mesures de déformation des galeries, les compagnies minières peuvent progressivement établir un système de gestion de la qualité du soutènement du terrain plus complet. La construction du soutènement du terrain peut passer d'une inspection manuelle après l'installation à un enregistrement en temps réel et une identification des anomalies pendant la construction.

Cela fournit une base pour la maintenance prédictive et la conception de soutènement dynamique. Les gestionnaires de mine peuvent ajuster les paramètres de soutènement en fonction des données du site au lieu d'attendre qu'une déformation significative de la roche encaissante se produise avant de prendre des mesures de renforcement.

Défis pratiques dans les mises à niveau des équipements

Bien que l'électrification et l'automatisation puissent améliorer l'efficacité du soutènement du terrain, leur adoption plus large nécessite encore que les compagnies minières abordent les coûts des équipements, les infrastructures souterraines, la formation des opérateurs et les capacités de maintenance. Dans les zones minières éloignées ou les mines plus anciennes, les systèmes électriques, les réseaux de communication et les dimensions des galeries peuvent ne pas répondre immédiatement aux exigences des nouveaux équipements.

De plus, les équipements automatisés ne peuvent pas remplacer complètement le jugement technique. Les formations géologiques complexes, les zones de faille et les conditions de terrain inattendues nécessitent toujours une analyse complète par des ingénieurs géologues, miniers et spécialistes du soutènement du terrain. Une approche plus pratique consiste à laisser l'équipement gérer les tâches répétitives, dangereuses et physiquement exigeantes, tandis que le personnel qualifié reste responsable des réglages des paramètres, des décisions sur le site et de la vérification de la qualité.

Conclusion

L'électrification et l'automatisation des équipements de soutènement du terrain changent l'organisation de la construction des galeries souterraines et la manière