Boulonnage rapide - soutènement des roches de luxe
Alors que les exploitations minières souterraines s'enfoncent de plus en plus sous terre à la recherche de minerai. Les difficultés liées au soutènement des roches dans des conditions de terrain de plus en plus difficiles augmentent, mais il existe désormais un nouveau processus.
1. Le défi
Le soutènement des roches est devenu un obstacle dans le processus de forage et de dynamitage de tunnels. Les boulonneuses mécanisées sont généralement très efficaces pour l'installation de boulons d'ancrage et de mailles. Toutefois, dans les exploitations minières plus profondes, l'augmentation des contraintes sur les roches provoque souvent une fracturation accrue de la roche, ce qui entraîne des difficultés dans le boulonnage. Dans les exploitations souterraines de LKAB au nord de la Suède, il peut s'écouler jusqu'à huit heures ou plus avant que les boulons de roche cimentés durcissent et puissent supporter des charges de masse rocheuse. En raison de sols de plus en plus fracturés, l'installation de ces boulons d'ancrage cimentés devient de plus en plus difficile à réaliser avec des chiffres de productivité acceptables.
Dans les exploitations souterraines de LKAB au nord de la Suède, il peut s'écouler jusqu'à huit heures ou plus avant que les boulons de roche cimentés durcissent et puissent supporter des charges de masse rocheuse. En raison de sols de plus en plus fracturés, l'installation de ces boulons d'ancrage cimentés devient de plus en plus difficile à réaliser avec des chiffres de productivité acceptables.
« Nous avons lancé un projet dans l'exploitation minière de LKAB à Malmberget avec pour objectif principal de rendre le processus de boulonnage deux fois plus rapide que les systèmes de boulonnage existants de LKAB », a déclaré Peter Bray, chef de produit chez Epiroc.
« Nous sommes partis de zéro et avons réfléchi à un large éventail d'idées. Nous les avons ensuite réduites aux meilleures approches qui permettraient d'obtenir des résultats raisonnables dans un délai raisonnable. »
« Nous sommes partis de zéro et avons réfléchi à un large éventail d'idées. Nous les avons ensuite réduites aux meilleures approches qui permettraient d'obtenir des résultats raisonnables dans un délai raisonnable. »
"Nous avons lancé un projet dans l'exploitation minière de LKAB à Malmberget avec pour objectif principal de rendre le processus de boulonnage deux fois plus rapide que les systèmes de boulonnage existants de LKAB."
2. La solution
Une solution existante pour cimenter les boulons d'ancrage consiste à remplacer le ciment par des cartouches de résine, ce qui accélère considérablement le temps de durcissement. Cependant, les cartouches sont difficiles à installer dans une roche fracturée. Et si vous pouviez plutôt injecter la résine avec le boulon déjà en place ?
« Nous nous sommes associés avec des fournisseurs de résine pour développer un type de résine pompable avec des temps de durcissement rapides et une consistance semblable au ketchup afin d'empêcher la résine de s'écouler du trou de boulon », explique Peter Bray.
Parallèlement au travail de la résine, un type existant de boulon d'ancrage (un ancrage autoforant ou SDA) a été modifié pour permettre le pompage de la résine. Le boulon SDA est un tube en acier creux ayant un foret soudé à l'extrémité. Il agit comme un fleuret lors de l'installation et comme un boulon lorsqu'il est installé dans la roche.
L'un des principaux obstacles à surmonter lors du développement du système de résine pompable a été de trouver une solution pour rincer les éléments du mélangeur de résine afin de permettre une utilisation répétée des mélangeurs sans obstruction. Après plusieurs essais, une solution simple a été trouvée, fournissant un rinçage robuste et fiable tout en maintenant un système fermé sans libération de résine non mélangée. Enfin, tous les aspects de la conception fonctionnaient en harmonie.
« Nous nous sommes associés avec des fournisseurs de résine pour développer un type de résine pompable avec des temps de durcissement rapides et une consistance semblable au ketchup afin d'empêcher la résine de s'écouler du trou de boulon », explique Peter Bray.
Parallèlement au travail de la résine, un type existant de boulon d'ancrage (un ancrage autoforant ou SDA) a été modifié pour permettre le pompage de la résine. Le boulon SDA est un tube en acier creux ayant un foret soudé à l'extrémité. Il agit comme un fleuret lors de l'installation et comme un boulon lorsqu'il est installé dans la roche.
L'un des principaux obstacles à surmonter lors du développement du système de résine pompable a été de trouver une solution pour rincer les éléments du mélangeur de résine afin de permettre une utilisation répétée des mélangeurs sans obstruction. Après plusieurs essais, une solution simple a été trouvée, fournissant un rinçage robuste et fiable tout en maintenant un système fermé sans libération de résine non mélangée. Enfin, tous les aspects de la conception fonctionnaient en harmonie.
3. Le résultat
Une machine Epiroc Boltec E modifiée a effectué un essai sur le terrain de quatre mois dans la mine souterraine de minerai de fer de LKAB à Malmberget, entre mai et août 2018, la machine étant utilisée pendant le service de jour. Les résultats obtenus ont été très prometteurs. « Nous avons amélioré la productivité de 64 % par rapport aux solutions existantes de cimentation, ce qui était tout à fait acceptable pour LKAB. Les opérateurs ont estimé que la productivité s'améliorera davantage une fois qu'ils auront plus d'expérience avec la machine », déclare Peter Bray.
L'un des principaux avantages du système de résine pompable est qu'il nécessite beaucoup moins de nettoyage et d'entretien que les machines à cimentation, qui doivent être nettoyées plusieurs fois par service.
« Cela nécessite très peu d'entretien. A la fin du service, l'opérateur éteint simplement le Boltec et peut s'en aller. Ils ont adoré la machine et étaient très contrariés lorsque l'essai sur le terrain s'est terminé », déclare Peter Bray.
Le système de résine pompable avec boulons SDA a également été testé avec un forage d'extension jusqu'à 15 mètres de longueur totale de boulon avec d'excellents résultats. Le boulonnage par extension renforce davantage la flexibilité du système, qui peut potentiellement remplacer le boulonnage par câbles dans des roches en mauvais état.
« Dans certaines conditions de roche, cette machine offre la meilleure solution disponible », explique Peter Bray.
« Cela nécessite très peu d'entretien. A la fin du service, l'opérateur éteint simplement le Boltec et peut s'en aller. Ils ont adoré la machine et étaient très contrariés lorsque l'essai sur le terrain s'est terminé », déclare Peter Bray.
Le système de résine pompable avec boulons SDA a également été testé avec un forage d'extension jusqu'à 15 mètres de longueur totale de boulon avec d'excellents résultats. Le boulonnage par extension renforce davantage la flexibilité du système, qui peut potentiellement remplacer le boulonnage par câbles dans des roches en mauvais état.
« Dans certaines conditions de roche, cette machine offre la meilleure solution disponible », explique Peter Bray.
