Aug '13

Forage et dynamitage

Explosion, fragmentation et valeur ajoutée

Par Correy Baldwin

Le dynamitage intelligent s’avère un outil essentiel pour les exploitations qui cherchent à accroître leurs marges. Pour qu’un broyeur fonctionne de manière optimale, il est impératif de l’alimenter en minerai correctement fragmenté : les particules doivent être de taille constante et le plus possible adaptées à l’installation. Une meilleure fragmentation pendant les opérations de dynamitage augmente les taux de récupération de minerai, tout en favorisant la maîtrise des coûts énergétiques liés au concassage et au broyage.

« Pour briser la roche, il est bien plus économique d’utiliser l’énergie de l’explosion que l’énergie électrique nécessaire au fonctionnement des broyeurs et concasseurs », explique Gavin Yuill, directeur des services techniques d’Orica pour l’Amérique du Nord. Les spécialistes du dynamitage perfectionnent leur technologie, du forage des trous de mine à l’utilisation de détonateurs électroniques en passant par l’analyse des images consécutives à l’explosion.

Le contrôle de la fragmentation peut commencer dès l’étape du forage, grâce à la technologie de mesure en cours de forage, ou MWD (Measurement-While-Drilling). La MWD permet d’analyser le contexte géologique pendant le forage des trous de mine et d’obtenir une vue plus précise et plus détaillée que les études géologiques classiques.

« Les technologies de MWD ont le potentiel de modifier le mode de dynamitage, car nous disposons instantanément de données réelles sur le contexte géologique de l’explosion », précise Gavin Yuill. Ces données détaillées donnent aux entreprises les moyens d’optimiser les séquences de dynamitage et de choisir les explosifs les plus efficaces, car la corrélation établie entre l’énergie du dynamitage et les variations géologiques permet d’aboutir à un résultat optimal. « En théorie, il est possible d’adapter sur mesure la charge à chaque trou au lieu d’utiliser le même produit sur l’ensemble du gradin », conclut-il.

Autre technique actuellement en pleine évolution : l’installation d’une série de sismographes autour du site de l’explosion suivie d’un dynamitage créant un trou « caractéristique » unique. « La méthode consiste à étudier le tracé des sismographes et à mesurer la transmission d’énergie provenant de la roche, explique Keith Taylor, directeur général d’Austin Powder. Il existe désormais des programmes, tels que notre logiciel QED, qui permettent d’entrer les données afin d’obtenir la durée de mise à feu optimale pour une roche précise et pour l’ensemble des trous. Nous avons observé que, très souvent, il fallait écourter la mise à feu d’un rang ou d’un trou à l’autre et passer d’une durée habituelle de 25 millisecondes à 10 millisecondes, voire moins. »

Une plus grande précision

Les explosifs sont de plus en plus sophistiqués. « Au cours des dernières années, les progrès les plus remarquables ont été réalisés dans le domaine des émulsions », explique Keith Taylor, directeur général d’Austin Powder. Il est possible de sensibiliser les explosifs à émulsion de sorte que leur détonation produise une puissance d’explosion individualisée. Cette méthode offre un degré de maîtrise et de polyvalence impossible à atteindre avec les explosifs classiques. L’équipement de charge moderne permet de programmer l’émulsion à différentes densités dans les diverses parties du trou.

Outre une sensibilité supérieure à la détonation, les progrès techniques en matière d’explosifs à émulsion offrent également une puissance et une portée supérieures. Les explosifs classiques présentent une résistance volumique relative limitée, qui se situe entre 100 et 170. Les nouveaux explosifs à émulsion permettent en revanche de profiter d’une portée considérablement plus étendue. Les explosifs Flexigel d’Orica, par exemple, ont une résistance volumique relative de 30 et sont bien adaptés aux zones sensibles et où le sol est plus meuble. En revanche, l’explosif Vistis de cette même entreprise peut atteindre une résistance volumique relative de 275, idéale pour la roche dure.

Il convient toutefois de disposer d’un système de détonation à la mesure de ces explosifs plus sophistiqués. Selon Gavin Yuill : « Les détonateurs électroniques représentent sans doute le bond en avant le plus remarquable en matière de planification du forage et du dynamitage ». Les systèmes électroniques offrent une plus grande fiabilité, une plage de retardement supérieure, des capacités de dynamitage à distance et, surtout, une précision hors pair. Il est possible de programmer une explosion gérée électroniquement au millième de seconde près : un degré de précision tout simplement impensable avec des détonateurs classiques. « L’ingénieur peut ainsi contrôler l’interaction entre les ondes de choc et utiliser bien plus efficacement l’énergie de l’explosion », précise Gavin Yuill.

Selon Keith Taylor, le secteur n’exploite pas encore pleinement le potentiel de la détonation électronique : « Globalement, il nous reste à tirer parti des possibilités qu’offre le réglage précis du moment des mises à feu. Très souvent, nous alignons le déclenchement des détonateurs électroniques sur celui des anciens détonateurs. Cela ne pose pas de problème en soi, mais nous n’exploitons pas le détonateur au maximum de ses possibilités. »

Des explosions plus puissantes

Le dynamitage à ultra haute intensité (UHIB) figure aussi parmi les progrès les plus prometteurs. « Le dynamitage à ultra haute intensité repose sur le principe d’une énergie bien plus élevée dans le volume de roche par rapport à un dynamitage ordinaire », explique Marcin Ziemski, membre de l’équipe de recherche de l’université du Queensland qui a modélisé la méthode. « Ce procédé consiste à maximiser la fracture de la roche grâce à l’énergie de l’explosion, ce qui réduit la quantité de travail requise par broyage et concassage classiques. » Il ajoute toutefois ce mot d’avertissement : « Pour que cette méthode soit utilisable sur le terrain, il convient de remédier aux problèmes de projections au-dessus du sol, de mouvements et de vibrations liés à une explosion à haute énergie. » Il faut donc disposer d’un degré de dynamitage à charges classiques sur une couche plus profonde, dont les facteurs pulvérulents sont quatre à cinq fois plus importants. L’explosion est amorcée par une détonation de la couche supérieure, afin de fragmenter la roche sus-jacente. Le déclenchement des charges à haute intensité en profondeur a lieu dans un deuxième temps. La couche supérieure agit alors comme une lourde couverture tampon qui limite les projections. Les modèles des chercheurs ont permis de déterminer que cette méthode, bien que plus coûteuse sur le plan du forage et du dynamitage, permettrait d’améliorer la fragmentation et d’accroître le rendement des mines de 25 % pour les minerais durs à 40 % pour les minerais tendres.

En février 2012, les premiers essais de dynamitage à ultra haute intensité ont eu lieu à la mine Andina de Codelco au Chili, dans le cadre d’un dynamitage classique plus important. Le test a été effectué dans des trous de mine moins espacés, avec un facteur pulvérulent de 2,3 kilogrammes par mètre cube de matériau en place dans la couche inférieure (une valeur trois fois supérieure à celle d’une explosion classique). Selon l’équipe d’Orica chargée de mener le test, le dynamitage à ultra-haute intensité a facilité l’excavation et a permis de produire des particules fines de moins de 25 millimètres. En outre, l’intensité des vibrations enregistrées était inférieure à la norme. Orica a procédé aux premiers dynamitages à haute intensité à grande échelle en mai 2013 dans la mine Peñasquito de Goldcorp au Mexique. Gavin Yuill affirme que les mêmes résultats probants y ont été observés.

Des données de rétroaction plus exploitables

Il est essentiel de disposer d’un logiciel de planification du dynamitage afin de créer les séquences et d’anticiper les résultats finaux. Cela dit, la mise au point d’un modèle idéal s’effectue dans la durée et repose sur l’amélioration des données utilisées par le logiciel.

« Les modèles sont satisfaisants, déclare Tom Palangio, président de WipWare, mais chaque site d’exploitation présente des particularités. Le nombre de variables est tel qu’il est impossible de les gérer facilement à l’aide d’une formule mathématique. Il faut tenir compte de la dureté et de la fissuration de la roche, de l’explosif utilisé et du couplage entre la roche et l’explosif – c’est un véritable casse-tête. »

Un certain nombre de systèmes d’analyse de la distribution granulométrique permettent de quantifier et d’analyser les résultats de l’explosion, et donc d’affiner la modélisation prédictive. Par exemple, le logiciel Reflex de WipWare et la technologie WipFrag mesurent et quantifient la distribution granulométrique et la forme des fragments dans les chariots de convoyage, les bennes à godet et les wagons.

« Il est possible de connaître la composition exacte du chargement d’un véhicule, ainsi que sa provenance. La fusion des données issues de chaque véhicule permet de quantifier le résultat de l’explosion et d’avoir une idée très précise du dynamitage total. » L’analyse d’images permet de mesurer avec précision de très fines particules, de l’ordre du micron.

La comparaison des modèles prédictifs aux résultats mesurés d’une explosion permet d’affiner la conception de vos dynamitages, explique Tom Palangio. « Vous pouvez commencer par établir des valeurs de référence. Ensuite, il suffit de modifier les variables (par exemple, le type d’explosif, la séquence ou le délai de mise à feu) pour effectuer le suivi des causes et des effets. Cette approche ouvre des portes, car outre l’amélioration du rendement, elle permet de mieux comprendre les effets variables. »

Toutefois, l’introduction d’une nouvelle technologie se heurte toujours à des réticences. « Il y a une volonté d’aller de l’avant, mais la question du coût précède souvent celle des économies potentielles », poursuit Keith Taylor. La nouvelle technologie entraîne peut-être des frais supplémentaires, conclut-il, mais les coûts en bout de chaîne sont considérablement réduits. Le capital investi est donc très vite rentabilisé.

Traduit par SDL

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