La plus grande galerie montante du monde ?

Mesurant 8 m de diamètre et 439 m de profondeur, le nouveau puits d'accès à la mine de charbon numéro 7 de Jim Walter Resources dans l'Alabama, est une prouesse d'ingénierie. Il s'agit aussi probablement d'un record du monde en matière de forage ascendant de grand diamètre.

Le 7 décembre 2014, Raisebor, une division de Cowin & Company Inc., a réalisé ce record à l'aide de son unité de forage ascendant Robbins 123RH C d'Atlas Copco équipée d'une tête d'alésage à système multi-aile modulaire (MMWS).

L'objectif était de doter la mine d'un puits de service et d'accès plus proche du front de taille pour accroître l'efficacité. Environ une heure était nécessaire aux travailleurs pour atteindre le front de taille, ce qui signifie que 25 % de chaque journée de travail de 8 heures étaient perdus dans le transport.

Ce puits était le troisième projet de Raisebore après l'acquisition de la machine Atlas Copco. Les deux premiers faisaient 6 m de diamètre et le nouveau projet n'était donc pas seulement beaucoup plus important, mais également plus compliqué. Pour commencer, il a fallu construire une fondation en béton imposante de 9,7 m d'épaisseur à la surface avant la construction de la plate-forme pour la machine, nécessitant l'élimination de 2 500 m3 de matériaux.

Voici comment le « Moose » a été conçu : Rick Sidwell, directeur général de Raisebor, a collaboré avec les ingénieurs d'Atlas Copco pour développer l'énorme tête d'alésage. « Ils ont respecté mes idées.

Nous avons discuté de ce qu'il fallait faire pour l'améliorer », dit-il. « Nous avons ajouté des taillants latéraux là où je sentais qu'ils étaient nécessaires et j'ai apprécié la souplesse dont Atlas Copco a fait preuve ».

Surnommée le « Moose » (l'élan), la tête d'alésage est basée sur le plus grand aléseur existant dans la gamme Atlas Copco. Elle se compose d'un corps de 122 cm de large et de deux ailes intermédiaires de 122 cm de large. Jusqu'à huit ailes extérieures étendent le diamètre de coupe jusqu'à 8 m.

La conception des ailes extérieures a été imaginée pour permettre un nettoyage efficace de la tête. Elle consiste en des paires d'outils de coupe standard Magnum 5 rangées avec un espacement de 2,5 cm. Les ailes sont également conçues pour être déposées afin de faciliter le transport souterrain et peuvent fonctionner avec seulement quatre ailes. Raisebor a découvert que la mise en œuvre de six ailes était la meilleure option pour éviter l'accumulation de roches autour de la tête.

Chaque outil de coupe Atlas Copco Secoroc de 355 mm pèse plus de 150 kg. Sur un total de 50 outils de coupe utilisés pendant le projet, seuls 35 ont vu l'achèvement du travail. Les autres ont dû être remplacés en raison de dommages causés par un gros morceau de roche qui s'est détaché du front de taille. Cependant, les outils de coupe présentaient peu d'usure.

La face de coupe était si grande que pour chaque rotation des outils de coupe intérieurs, ceux à l'extérieur tournaient 22 fois. L'opérateur de l'unité, James Bass, a déclaré qu'il s'agissait de l'unité de forage ascendant la plus puissante qu'il ait jamais utilisée. « Je pouvais ressentir plus de puissance et un meilleur contrôle, et lorsque je faisais une correction, c'était comme si mes actions étaient anticipées », dit-il. « Je pouvais sentir les changements dans la formation au fur et à mesure et modifier les paramètres de forage si nécessaire et tout en douceur ».

Selon Willy Hicks, responsable du forage, la machine s'est bien comportée tout au long du projet et il a félicité les opérateurs chargés de garder un œil sur les commandes et grâce auxquels le processus a semblé facile.

La progression moyenne était de 14 cm par heure, mais les changements dans la formation ont rendu la vitesse de forage aléatoire. La formation a présenté une fine couche de charbon puis de grès. Sur une période de 24 heures, la galerie montante a progressé de 2,5 à 3 m sur deux quarts de travail, ce qui représente une légère avance sur l'estimation de 1 m par quart ou 2 m par jour. Tout au long du projet, la progression s'est révélée plus rapide que prévu.

« C'est un outil fantastique, dit M. Hicks. Auparavant, nous aurions dû déplacer les tubes à l'aide d'un palan à chaîne. Désormais, nous disposons d'une chargeuse de tubes moderne. Elle saisit le tube jusqu'à 138 bars pour le raccordement sur la connexion ». Cela permet à l'opérateur de bénéficier d'une plus grande convivialité d'utilisation et d'une sécurité accrue. Les fractures à angle élevé de la formation et les changements tout au long de cette dernière ont compliqué l'alésage.

« En raison de l'impressionnante largeur de la tête, je pouvais passer à travers des formations dures et souples simultanément, a-t-il expliqué. En procédant avec délicatesse, cependant, je pouvais sentir le changement de couple. Le régime et la force étaient en permanence affichés sur le panneau de commande, et je pouvais entendre et ressentir ce qui devait être ajusté plus que je ne pouvais le voir ». La vitesse moyenne de la tête était de 2,5 tr/min. La poussée moyenne se trouvait entre 1,6 et 3 kN (kilonewtons) et le couple était égal ou inférieur à 475 kNm.


Epiroc était exploité sous le nom « Atlas Copco » avant le 1er janvier 2018.

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