Un nouveau chargeur de wagonnets pour puits de mine développé par Cementation et Joy Global (anciennement MTI, Mining Technologies International) a permis à Cementation de considérablement réduire ses coûts et affichait de bons résultats dans le cadre d'un projet de fonçage de puits à Resolution Copper, qui s'est achevé en 2014.

Le nouveau modèle, baptisé VSM 14, est une version améliorée de la technologie antérieure. Les chargeurs de wagonnets pour puits de mine verticaux sont équipés de bras articulés qui peuvent atteindre le fond du puits ; l'extrémité de ces bras est dotée de mâchoires qui ramassent les matériaux et les déversent dans des conteneurs distincts pour l'enlèvement. Le nouveau modèle, dont le bras articulé a été consolidé et la taille des mâchoires réduite, impose moins de pression sur le bras articulé sans pour autant altérer sa vitesse de fonctionnement.

Des chargeurs de wagonnets pour puits de mine

La première chargeuse mécanique adaptée aux puits de mine verticaux a été inventée à la fin des années 1940, et sa distribution à grande échelle dans les mines d'Amérique du Nord a commencé dans les années 1950. On distinguait la chargeuse Cryderman des autres chargeurs pour puits de mine à l'aide de ses cylindres pneumatiques et de son bras télescopique pneumatique. Le bras est relié à une structure Galloway, une plateforme à plusieurs étages dans le puits qui supporte l'équipement et le personnel, et peut atteindre les extrémités du puits.

Le modèle initial de la chargeuse Cryderman comprenait plusieurs tailles. La plus grande version de ce modèle est rapidement devenue populaire au Canada et aux États-Unis, mais Cementation n'a commencé à l'utiliser pour ses travaux qu'à compter de 2005 (la société utilisait le modèle original Cryderman et un autre type de chargeur de wagonnets pour puits de mine, surnommé le cactus grab, généralement plus populaire en Afrique du Sud).

Comme l'expliquait Ryan Gough, directeur des services du projet chez Cementation Canada, la machine que Cementation a utilisée en 2005 pour le fonçage du puits principal et du conduit d'aérage du projet Nickel Rim South de Glencore (à l'époque Xstrata) a engendré des frais d'entretien considérables pour ce projet autrement couronné de succès. « Nous avons dépensé des sommes astronomiques sur les pièces de rechange », déclarait-il, « dépassant un million $. »

Le plus gros problème concernait le bras articulé extensible. Plusieurs bras articulés présentaient des problèmes au même endroit, une zone de transition où le diamètre interne du bras avait changé. S'ils ne tombaient pas en panne, les bras articulés avaient tendance à ployer, ce qui empêchait de les relever et impliquait de les remplacer avant de pouvoir reprendre le chargement.

« En général, les bras articulés qui avaient ployé pouvaient être placés sur une presse et redressés » expliquait M. Gough, « mais il fallait un temps considérable pour réparer un bras articulé et cela entraînait des retards importants dans le puits ».

D'autres problèmes apparaissaient, notamment des mâchoires fissurées, des défaillances dans la canalisation centrale et des impuretés s'accumulant dans le cylindre de la mâchoire qui endommageaient ensuite le chapeau et les joints sur le bras articulé stationnaire.

En 2006, M. Gough a pris contact avec l'équipementier MTI en vue d'une collaboration possible pour une refonte du système. MTI n'avait jamais construit de chargeur de wagonnets pour puits de mine de ce type, mais était d'accord pour l'aider à trouver des solutions. Une équipe de conception a rencontré les ingénieur(e)s des services associés au projet ainsi que l'équipe des préposé(e)s aux travaux de chantiers et à l'entretien dans l'optique de construire une machine affichant une plus grande fiabilité, des coûts d'entretien réduits et des changements en termes de performance qui répondraient mieux aux exigences de Cementation.

Plus important encore, l'équipe de Cementation proposait de réduire la taille des mâchoires de 70 centimètres à 45 centimètres. Comme l'expliquait M. Gough, ceci « permettrait de réduire les contraintes sur le bras articulé et, on l'espère, de diminuer ou d'éliminer le fléchissement et les défaillances des bras articulés extensibles ainsi que la fissuration des mâchoires ».

Modèle VSM 14

Cette initiative a donné naissance au modèle VSM 14. Cette machine est équipée de mâchoires de 45 centimètres et les bras articulés, en acier à plus haute résistance mécanique, résistent au fléchissement et à la casse. Le tube extensible du bras articulé a été remanié de manière à obtenir une section transversale constante dans la zone encline aux défaillances, éliminant ainsi les contraintes engendrées par le changement d'épaisseur de la paroi. Un nouveau conduit central élimine les défaillances, le nouveau carénage du cylindre à mâchoires permet d'éviter l'accumulation des débris et les nouveaux rembourrages du cylindre en cuir sont plus résistants à la contamination de l'air.

Le VSM 14 offre également une portée d'environ 60 centimètres supplémentaires, ce qui, comme l'expliquait M. Gough, est utile pour deux raisons. D'une part, on peut l'utiliser dans des puits à plus gros diamètre et, d'autre part, cela permet au bras articulé de fonctionner même s'il n'est pas totalement déplié, ce qui réduit la probabilité de détérioration.

Deux machines complètes et deux bras articulés de rechange ont été livrés au printemps 2007 et testés dans le cadre du projet de fonçage du conduit d'évacuation de la mine Coleman de Vale (à l'époque Inco), qui impliquait le fonçage d'un puits d'environ 6,4 mètres de diamètre à 1 332 mètres de profondeur. La performance des machines a dépassé toutes les attentes de la société.

« Aucun bras articulé n'a ployé ou ne s'est cassé », indiquait M. Gough. « Le temps d'immobilisation des machines découlait des problèmes classiques provoqués par les opérateurs et inhérents à tous les chargeurs de wagonnets pour puits de mine verticaux, à savoir des tuyaux cassés et des cylindres à mâchoires endommagés en raison d'un contact avec la paroi du puits. »

Malgré la taille réduite des mâchoires, la capacité réelle de chargement du VSM 14 ne changeait pas. Des études ont montré que les mâchoires plus larges étaient généralement remplies à moitié, aussi on pouvait réduire leur taille tout en maintenant une capacité qui n'affecterait pas la durée totale du cycle de production.

Les données financières de Cementation ont montré que le nouveau VSM a porté ses fruits. Dans le conduit d'évacuation de la mine Coleman, où le VSM 14 a été utilisé pour la première fois, le code de coût du chargement total du chargeur de wagonnets atteignait 204 507,95 $, ce qui correspond à 181,30 $ par mètre ou 1,30 $ par tonne. Par comparaison, les coûts attribués au chargeur de wagonnets du conduit d'aérage de la mine Nickel Rim s'élevaient à 460,50 $ par mètre et 3,80 $ par tonne. Les coûts attribués au puits principal de la mine Nickel Rim s'élevaient à 769,16 $ par mètre et à 4,78 $ par tonne. Ces montants incluent les frais liés aux pièces et à la reconstruction, mais pas les pertes en termes de main-d'œuvre ou de temps d'immobilisation.

Ce nouveau modèle est devenu la norme en matière de chargeur de wagonnets pour puits de mine pour Cementation et a été adopté par d'autres clients. MTI/Joy Global a vendu 22 machines depuis qu'elles ont été fabriquées. Elles ont été utilisées dans des projets de fonçage de puits à la mine de cuivre Resolution Copper, en Arizona, et à la mine Lucky Friday, en Idaho.

Traduit par Karen Rolland