sept-oct

Creusons-nous la tête !

Un candidat au doctorat de l'UBC développe un indice d'évaluation de la creusabilité

Par Tom DiNardo

Mohammad-Babaei

La qualité d'un coup de mine dans une exploitation à ciel ouvert peut avoir des répercussions importantes sur le processus minier qui suivra. Un coup de mine de mauvaise qualité sera difficile à creuser, et résultera en une consommation plus élevée, une usure plus importante des engins de chargement ainsi qu'une productivité inférieure durant le chargement et le transport.

Mohammad Babaei Khorzoughi, analyste technique principal chez Teck, essaie d'améliorer les pratiques de forage et d'abattage à l'explosif dans les mines à ciel ouvert en équipant les pelles à câbles de manière à pouvoir évaluer la creusabilité (c'est-à-dire l'aptitude à creuser en fonction de la dureté des matériaux) des tas de déblais. L'indice de creusabilité, développé par M. Babaei sur le site de l'exploitation de charbon pour la fabrication de l'acier Elkview de Teck au titre de son programme de doctorat en génie minier à l'université de la Colombie-Britannique (UBC), pourrait bien améliorer les pratiques de forage et d'abattage à l'explosif tout en réduisant les coûts.

L'ICM : L'évaluation de la creusabilité et l'analyse de la fragmentation semblent avoir un objectif commun, à savoir qu'elles aident les exploitants à comprendre les caractéristiques d'un tas de déblais pour optimiser la capacité. Pouvez-vous nous expliquer la différence entre ces deux concepts ?

M. Babaei : La fragmentation, ou comminution, porte uniquement sur la composition granulométrique ; la creusabilité, quant à elle, se penche sur les propriétés [d'un tas de déblais], à savoir la friabilité, la fragmentation, l'uniformité des matériaux, le type des matériaux, le taux d'humidité et la dureté des matériaux. La creusabilité est plus simple à mesurer [que la fragmentation] et est moins encline aux erreurs de mesure.

L'ICM : Comment définissez-vous l'évaluation de la creusabilité, et quelle est son intérêt pour les exploitations minières ?

M. Babaei : Il s'agit d'un indicateur de rendement clé (IRC) des pelles qui est influencé par les conditions d'excavation des tas de déblais. On peut utiliser la creusabilité pour comparer la performance des divers opérateurs de pelles mécaniques, on peut surveiller la performance de l'équipement dans diverses conditions d'excavation et on peut en parallèle obtenir un retour sur les pratiques de forage et d'abattage à l'explosif. Cette pratique permet même aux ingénieurs chargés de l'entretien des mines de comprendre quelle sorte d'excavation provoque le plus de dégâts à une machine. De nos jours, il est important de se concentrer sur la creusabilité étant donné la pression que subit l'industrie minière pour contrôler les coûts. La creusabilité est une mesure qui nous aide à réduire les coûts liés à l'exploitation minière dans les mines de charbon nécessaire à la fabrication de l'acier, ainsi que dans les mines métallifères.

L'ICM : Jusqu'ici, comment calculait-on la creusabilité ?

M. Babaei : De nombreuse exploitations se basent encore sur le rapport entre la durée nécessaire à l'excavation et le temps de chargement ou les tonnes de matériau déplacées. Cependant, ces indices sont terriblement influencés d'une part par les conditions d'excavation, d'autre part par des variables telles que le niveau de compétence d'un opérateur ou la taille de la machine. Par exemple, les technologies de surveillance de la charge utile peuvent fournir des retours en temps réel à un opérateur concernant la charge utile, et l'opérateur peut ajuster sa technique d'excavation en fonction pour obtenir une charge utile optimale.

L'ICM : Votre objectif est cependant de comprendre l'influence des conditions d'excavation sur l'équipement, et non sur l'opérateur.

M. Babaei : Nous cherchions une approche qui est indépendante de l'opérateur. Simultanément, nous devons avoir une perspective opérationnelle et fournir des informations en temps réel ou quasi-réel. Nous souhaitons également l'associer à d'autres indicateurs, par exemple le temps de chargement et l'emplacement des godets pour chaque pelle que nous retirons du talus. Cette approche nous permet d'associer tous ces éléments.

L'ICM : Concrètement, l'indice de creusabilité que vous avez développé est donc un algorithme qui prend en compte toutes les mesures, lesquelles sont tirées de capteurs installés sur la pelle ?

M. Babaei : Pour vous donner une petite idée, nous avons commencé ce projet à Elkview en 2013. Au début, nous utilisions des pelles P&H et avions commencé à recueillir des signaux des capteurs embarqués sur les pelles à l'aide d'un PLC [automate programmable]. Nous tentions d'analyser les signaux des capteurs installés sur les pelles pour déterminer la creusabilité et pour comprendre les conditions d'excavation ainsi que le comportement des machines pour le type de conditions qui prennent en défaut les opérateurs. En 2014, nous avons commencé à collaborer avec la société BMT WBM Canada. Elle nous fournit un système de surveillance de la charge utile et de l'état de la pelle, le PulseTerraMetrix. Nous avons commencé à collaborer avec cette société dans le but d'utiliser ses capteurs, indépendants du PLC, pour déterminer l'indice. Durant ce projet, nous avons développé deux algorithmes, un reposant sur les capteurs de BMT WBM Canada et l'autre reposant sur la technologie de capteurs embarqués sur les pelles P&H. Au final, les deux algorithmes devraient donner les mêmes résultats. Nous avons souhaité disposer de deux algorithmes pour pouvoir les adapter à diverses installations pour les pelles. L'algorithme reposant sur PulseTerraMetrix a déjà été mis en œuvre sur cinq pelles sur le site d'Elkview, et nous recueillons maintenant les données relatives à la creusabilité en temps réel.

L'ICM : Depuis quand utilisez-vous l'indice de creusabilité à Elkview ?

M. Babaei : Depuis le mois de mars 2016. Nous l'avons tout d'abord mis en œuvre sur deux pelles. Nous avons mené quelques essais pour nous assurer que l'indice fonctionnait, puis nous l'avons appliqué à cinq pelles sur le site d'Elkview. Le projet est toujours en cours. Nous essayons d'obtenir des résultats pour déterminer l'ampleur des économies que nous pouvons réaliser, la précision de l'indice et si nous avons réellement besoin d'autres indicateurs. Ces efforts se sont révélés très prometteurs.

L'ICM : Une fois ces résultats obtenus à l'aide de l'indice de creusabilité, quelles modifications pouvez-vous apporter à l'exploitation et à quelles fins ?

M. Babaei : La creusabilité présente plusieurs avantages. Elle nous permet d'optimiser le forage et l'abattage à l'explosif afin d'évaluer dans quelle mesure nous devons modifier nos pratiques de dynamitage pour réduire les coûts sans endommager nos pelles, ou sans changer la performance de nos machines. Ensuite, elle réduit la quantité de déchets générés par les explosifs. Beaucoup de mines dépensent des millions de dollars dans les explosifs ; ainsi, une économie de ne serait-ce que 5 % sur les explosifs n'est pas négligeable. Le troisième avantage concerne la hausse de la productivité. La creusabilité contribue à renforcer la productivité de nos pelles et permet de retirer une plus grande valeur des pelles. En termes de fiabilité et d'entretien, « meilleur » signifie que l'on endommage moins les machines sur le long terme et que l'on améliore leur disponibilité. L'autre aspect intéressant concerne l'optimisation de l'intégralité du processus et des explosions, qui permet d'améliorer la stabilité des talus de mines et le contrôle des parois en générant moins de dégâts causés par les vibrations dues aux coups de mine.

Traduit par Karen Rolland


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