février 2016

Coupons le cordon

Les mines s'automatisent peu à peu, et les récents progrès en matière d'abattage à l'explosif sans fil pourraient ouvrir la voie à des changements progressifs en matière d'aménagements souterrains

Par Katelyn Spidle

L'année dernière, Austin Powder a lancé une nouvelle version de son système télécommandé de détonation sans fil E*Star | Avec l'aimable autorisation d'Austin Powder

La transition vers l'abattage à l'explosif sans fil a été, on peut le dire, moins qu'explosive. Lorsque la société Austin Powder, un fabricant d'explosifs industriels, a lancé la version pilote de son système électronique d'allumage E*Star en 2006, son adoption n'a pas été rapide. Au départ, l'utilisation du détonateur E*Star était restreinte, et il a fallu environ quatre ans pour que l'on commence à s'intéresser à lui.

« Avec la généralisation de l'utilisation et des applications de l'aspect télécommandé du système de détonation, les clients ont commencé à s'intéresser davantage à la possibilité d'un système de détonation sans fil », déclarait Bryan Papillon, directeur de la technologie électronique chez Austin Powder.

Les sociétés minières cherchaient des moyens de renforcer la sécurité tout en réduisant leurs frais. En éliminant le câble qui relie l'explosif au système d'allumage, lequel est situé à proximité du site de dynamitage, et en communiquant à distance par radio, le personnel de la mine peut rester à distance de l'explosion, et donc être en sécurité. Les sociétés peuvent ainsi éviter de nombreux problèmes et économiser sur les câbles en cuivre à usage unique.

Initialement, Austin Powder avait développé un système de détonation sans fil qui présentait des capacités de communication radio bidirectionnelle avec le système d'allumage ; cependant, ce système ne permettait pas au tireur de mine responsable de bien voir dans quel état se trouvait le système d'allumage pendant le diagnostic et le processus de mise à feu.

En 2015, la société a présenté une toute nouvelle version de son détonateur E*Star à distance sans fil, qui désactive automatiquement le système d'allumage une fois l'explosion terminée. Ce détonateur peut également être configuré de manière à fonctionner en conjonction avec un système de transmission radio par câble rayonnant dans une mine souterraine.

« On pourrait penser que c'est un détail dérisoire maintenant que l'on y est parvenu, mais cela n'a pas été simple », expliquait M. Papillon. Il a fallu deux années à la société pour rendre ce produit fiable et terminer les essais et la validation nécessaires pour s'assurer que le système qu'elle avait développé était réellement plus sûr.

Les difficultés inhérentes aux systèmes d'allumage à distance étant résolues, la société cherche maintenant à innover au niveau du trou de mine. Les détonateurs électriques équipés d'une puce électronique sont extrêmement bien synchronisés et précis ; ils ont permis de moderniser l'abattage à l'explosif lors de leur apparition il y a 15 ans. Pour amorcer la détonation, il faut cependant établir une connexion entre le système d'allumage et le détonateur.

À l'automne 2015, Orica, le plus grand fournisseur mondial d'explosifs et de systèmes de détonation à usage commercial pour l'industrie minière, a annoncé qu'il avait développé le premier système sans fil viable sur le plan commercial d'abattage à l'explosif à travers les roches.

« Pendant des années, nous avons utilisé divers systèmes de mise à feu à distance pour notre détonateur électronique câblé i-kon », déclarait Steve Piercey, spécialiste de l'abattage à l'explosif en milieu souterrain chez Orica.

« Ce système porte la technologie au niveau supérieur. Nous n'avons aucun câble à connecter. » 

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La technologie de MST Global baptisée Through-the-earth technology, initialement conçue pour un système de communication d'urgence, a été adaptée de manière à simplifier l'abattage à l'explosif souterrain | Avec l'aimable autorisation de MST Global

Dans le cas du foudroyage par sous-étages, par exemple, les mineurs ne seront plus tenus de travailler à proximité de la tour d'extraction pour préparer l'explosion suivante. Généralement, les mineurs passent de longues heures à relier manuellement des kilomètres de câbles à des milliers de détonateurs en préparation d'un dynamitage. Ce raccordement forme un réseau de câbles qui ressemble à une toile d'araignée allant des systèmes d'allumage aux détonateurs à l'intérieur du trou de forage.

D'après David Proudfoot, spécialiste en chef du système électronique de détonation chez Orica, l'élimination des câbles dans une opération de dynamitage exclut la plupart des problèmes rencontrés par les mineurs.

« Chaque explosion engendre un certain niveau de déstabilisation dans la géologie du sol », indiquait M. Proudfoot. « Si l'on parvient à charger une série d'explosions et à assurer la mise à feu sans placer les employés en danger lorsqu'ils vont reconnecter les câbles, on peut alors affirmer que la sécurité de cette opération est améliorée. Ceci pourrait changer la façon dont on exploite une mine. »

Connexion transterrestre

La communication à travers les strates de roches est un concept bien établi. MST Global, une société spécialisée dans l'infrastructure des technologies de la communication et le développement d'applications, a été la première à utiliser la technologie Through-The-Earth (TTE, technologie de « transmissions transterrestres ») il y 26 ans avec son système d'avertissement d'urgence PED.

La technologie TTE est un système de communication unidirectionnelle qui relie les dispositifs sous terre en émettant des signaux à ultra-basse fréquence permettant la transmission directe à travers les strates de roches dures à des profondeurs de 800 à 1 000 mètres (m). En installant une antenne cadre en surface ou sous terre, les messages saisis dans un emplacement distant à la surface apparaissent comme des messages écrits sur des récepteurs que transportent les mineurs sous terre sur leurs lampes.

Développé au départ comme un système de messagerie pour alerter les mineurs en cas d'urgence, la technologie TTE s'est vite répandue à d'autres applications qui concernent l'ensemble de la mine, par exemple le contrôle de l'équipement à distance.

Rapidement, MST Global a compris comment utiliser la TTE pour l'abattage à l'explosif à distance. En 1995, la société a installé son premier BlastPED, un récepteur/exploseur qui permet de télécommander les explosions, pour une utilisation dans des environnements souterrains. Les messages envoyés par ordinateur à la surface sont transmis par une connexion RS 232 à un modulateur PED équipé de boutons pour les messages d'urgence. Le message est transmis par un réseau de communication filaire ou par fibre optique à une tête de bus de transmission à ultra-basse fréquence PED, puis se connecte à l'antenne cadre PED, laquelle peut être installée à la surface ou sous terre, avant d'être soumise à une transmission transterrestre par des signaux à ultra-basse fréquence vers le récepteur/exploseur BlastPED.

« Le procédé de dynamitage en milieu souterrain en a vraiment été simplifié », indiquait Mike Foletti, directeur général de la prospection commerciale chez MST Global.

Avec un taux de réussite de 99 %, M. Foletti expliquait que BlastPED est rapidement devenu la méthode standard d'abattage à l'explosif dans les mines souterraines en roches dures d'Australie. 

En 1998, Stillwater Mining a contacté MST Global pour qu'elle l'aide à développer un système de détonation sans fil à sa mine de platine située dans le centre-sud du Montana, près du parc national du Yellowstone.

La topographie entourant la mine rendait impossible l'installation d'une antenne cadre à la surface ou sous terre. Pour contourner ce problème, MST Global a adapté BlastPED à une utilisation sur des systèmes de transmission à câble rayonnant.

« La société disposait d'un système à câble rayonnant déjà installé que l'équipe conservait car il servait de base à ses communications ; ainsi, au lieu d'utiliser un récepteur PED captant le signal d'une antenne cadre, on captait le signal à partir du câble rayonnant qui fournissait les communications nécessaires pour l'amorçage de l'explosion », expliquait M. Foletti.

Coupons les câbles

Il s'est avéré que la conception d'un détonateur sans fil n'était pas la partie la plus difficile. Par contre, amorcer une explosion sans connexion filaire s'est révélé être bien plus complexe.

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La cartouche-amorce sans fil développée par Orica, présentée ici assemblée (à gauche) et en pièces (à droite), est composée d'une antenne, de composantes électroniques de communication, d'un détonateur électronique et d'un relais d'amorçage | Avec l'aimable autorisation d'Orica

« Durant un certain temps, nos idées allaient bon train mais la technologie ne suivait pas », déclarait M. Proudfoot.

Après neuf années de développement, auquel ont participé environ 200 personnes du monde entier, Orica est pratiquement prête à lancer sa version commerciale du système de détonation entièrement sans fil.

Ce dispositif cylindrique de près de 50 centimètres (cm) a un diamètre de 5 cm, ce qui est plus petit que le prototype initial, mais cependant plus large que ce qu'envisage M. Piercey une fois que cette technologie sera davantage répandue.

Le système d'amorçage sans fil à travers les roches, qui utilise l'induction électromagnétique, contient une antenne sur trois axes, une batterie et des composantes électroniques ainsi qu'un détonateur i-kon II spécifiquement modifié et équipé de terminaux uniques de connexion contenus dans un relais d'amorçage spécial. Les délais d'attente sont attribués à l'aide d'un encodeur qui se connecte par le biais d'un port de communication optique et l'unité peut être maintenue en place à l'aide d'un cran d'attache à son extrémité. Les unités peuvent être laissées en sommeil dans le trou chargé pendant six mois au maximum avant qu'on ne les récupère pour la séquence d'explosions.

L'amorçage requiert une longueur d'ondes unique à ultra-basse fréquence qui permettra au personnel en surface de communiquer avec le système d'amorçage au travers de 1 000 mètres de roches solides au maximum ; toutes les communications sont cryptées en 64 bits.

M. Piercey expliquait que le système de détonation sans fil au travers des strates de roches est une technologie aussi révolutionnaire que celle des téléphones portables, qui a commencé par des dispositifs volumineux et coûteux et s'est depuis bien perfectionnée. « Réduire la taille du dispositif constituera réellement un grand pas en avant dans notre quête d'un abattage à l'explosif et d'un forage de développement automatisé », ajoutait-il.

M. Piercey est très fier de cette technologie développée par la société, mais il reconnaît qu'il faudra sans doute attendre encore longtemps avant qu'elle ne constitue la norme pour les systèmes électroniques d'abattage à l'explosif. Elle n'est pas adaptée à de nombreuses activités courantes liées à l'abattage à l'explosif. Cependant, elle laisse tout de même envisager ce à quoi pourraient ressembler les activités quotidiennes à l'avenir, expliquait M. Piercey. « Lorsque l'on envisage les méthodes minières et les séquences d'extraction et que l'on commence à penser aux différentes manières de faire les choses, on comprend tout l'intérêt de cette technologie. »

Traduit par Karen Rolland


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