Pour chaque mine, l’optimisation du forage de production souterraine a des implications différentes. Toutes ont cependant une chose en commun, la minimisation des interventions manuelles dans le cycle de forage.

Les outils technologiques tels que les solutions ou les logiciels autonomes permettent d’optimiser l’efficacité et la productivité. Joe Dorian, gestionnaire hiérarchique des activités pour les forages souterrains chez le fabricant d’équipement d’origine (FEO) Sandvik basé en Suède, faisait pourtant remarquer qu’il peut être plus complexe de convaincre les opérateurs d’engins de forage de se servir des fonctionnalités autonomes que de convaincre les opérateurs de camions de transport ou de chargeuses-transporteuses (LHD, de l’anglais load-haul-dump) de les utiliser.

« En raison du niveau élevé de précision requis dans les activités de forage, les opérateurs semblent plus réticents à céder la place à l’automatisation », déclarait-il. « On pourrait réellement améliorer l’exploitation si l’on parvenait à convaincre les opérateurs d’utiliser ces fonctionnalités intelligentes. »

Sandvik propose une vaste gamme d’engins de forage souterrains à l’échelle mondiale, ainsi que des solutions numériques. Son logiciel Intelligent Sandvik Underground Rock Excavation (iSURE, excavation intelligente des roches souterraines de Sandvik) génère des données qui optimisent le cycle de forage et de dynamitage.

« iSURE permet à une mine de tirer profit au maximum de ses machines intelligentes », expliquait M. Dorian. « Nombre de nos clients choisissent des engins de forage de la série i de Sandvik, mais la plupart [les] exploitent encore totalement en mode manuel. » Dans certains environnements, on ne peut pas forer plus d’un mètre ou deux à la fois, et il est possible de corriger manuellement l’itinéraire choisi après chaque abattage à l’explosif ; cependant, cette manière de procéder n’est pas efficace.

« Lorsqu’on commence à forer plus de deux mètres, il faut s’assurer de bien suivre le plan de forage de manière à ce que la galerie soit creusée dans de bonnes conditions. Si l’on fore en fonction des suggestions de l’opérateur, on peut rapidement faire fausse route, perdre du temps et de l’argent. Le logiciel iSURE contrôle plusieurs points de données dans le tunnel pour s’assurer que chaque cycle de forage et dynamitage est optimisé. »

Les utilisateurs d’iSURE peuvent aussi contrôler et analyser les données de forage, puis améliorer la conception du plan de forage et de dynamitage.

D’après M. Dorian, « les clients canadiens tels que Newmont et New Gold parviennent à effectuer des séries de forage de six mètres à l’aide du logiciel iSURE et des engins actionnés en fonction des informations fournies par le logiciel. »

En parallèle, le FEO américain Boart Longyear suggérait d’améliorer la formation des foreurs et d’optimiser les conceptions des trépans afin de tirer profit au maximum de la foreuse de production hydraulique StopeMaster. Afin de garantir une performance optimale en matière de forage, il est également recommandé d’assurer un entretien à 100 %.

Actuellement, aucun système de calcul ne permet d’optimiser les paramètres de forage sur la StopeMaster. Tous les réglages sont effectués par les opérateurs. Cependant, les actionneurs rotatifs du système de positionnement Helac permettent aux foreuses de pivoter à 360° le long de l’axe de forage avec une extrême précision. Le centralisateur Hercules Rod Mate, quant à lui, permet un centrage positif et une utilisation simple.

Andean Drilling Services se sert des foreuses StopeMaster de Boart Longyear à la mine d’Island Gold d’Alamos Gold en Ontario, et SGO Mining utilise deux foreuses StopeMaster à la mine de Seabee, en Saskatchewan. Le département des services de forage de production de Boart Longyear a également utilisé la StopeMaster à sa mine Red Lake de Pure Gold en Ontario.

Du côté des services

La société Major Drilling du Nouveau-Brunswick propose des services de forage et d’exploitation minière dans le monde entier, et ses experts en forage par percussion conseillent les sites miniers quant à la manière de tirer profit des progrès technologiques.

« Aujourd’hui, avec la technologie numérique, les foreurs peuvent programmer chaque amorce individuellement dans un système d’enregistrement qui déclenchera systématiquement l’explosion en fonction de la programmation », indiquait Rocky McLellan, directeur général des mines souterraines d’Amérique du Nord à Major Drilling. « Cette amorce se déclenchera en fonction du code numérique qui lui est attribué, et non d’un taux de combustion dépendant de la quantité de produit dans chaque amorce. »

Par-dessus tout, Major Drilling recommandait de ne jamais chercher à faire des économies lorsqu’il s’agit d’innover en matière de forage de production et d’abattage à l’explosif. « Au moment de l’achat, on pourrait opter pour des produits plus anciens et moins coûteux », indiquait M. McLellan, « mais ils deviendront rapidement plus onéreux en termes des coûts totaux d’extraction. »

À l’heure actuelle, Major Drilling propose 28 foreuses de production sur 16 sites en Amérique du Nord. La plupart se trouvent dans des mines de métaux précieux, principalement de l’or. Parmi elles figure le projet Fire Creek de Hecla Mining dans le Nevada, une très grande exploitation moderne et mécanisée dotée de filons extrêmement étroits et de configurations diversifiées où la société propose des services souterrains.

Le programme d’innovation Trailblazer de Major Drilling, qui a commencé en début d’année 2020, vise à numériser et à automatiser les solutions de forage. Les solutions offertes par ce programme comprennent la conversion des écrans en écrans tactiles numérisés à l’aide de l’analytique du forage, un portail clients, un système numérique de gestion de la sécurité en matière de risques critiques et des manipulateurs de tiges mains libres pour l’empilage horizontal.

L’équipe du programme Trailblazer développe également une foreuse hydraulique et électrique de production pour filons étroits, qui comprend des systèmes de contrôle sans fil, un flux numérique et des capacités sensorielles de rotation. « Cette foreuse a la puissance d’une machine hydraulique et électrique, mais pas la charge inhérente à l’exploitation minière à grande échelle. C’est une grande amélioration pour l’extraction de minerais dans des filons étroits », indiquait M. McLellan. « Avec cette nouvelle foreuse, les équipes de forage par percussion de Major Drilling procéderont à des excavations aussi étroites que 1,2 mètre, avec une technologie et une puissance généralement uniquement disponibles dans les excavations de 3,6 mètres ou plus large. Les essais sont prévus pour l’été/l’automne 2020. »

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Optimiser la production

Le système Production Optimiser de la société Minnovare basée à Perth, en Australie, associe un logiciel et du matériel sophistiqués pour améliorer l’efficacité du forage de production et la productivité souterraine. D’après Mick Beilby, cofondateur et directeur commercial de Minnovare, la société a constaté deux défauts fondamentaux dans le processus de forage de production souterraine, à savoir la précision et la responsabilité. Elle a mis au point le Production Optimiser, un outil d’optimisation de la production, pour résoudre ce problème.

Ce système inclut un référentiel de données dans le nuage qui permet le transfert homogène des données entre l’outil d’optimisation de la production et le logiciel de conception du forage et du dynamitage, ainsi que l’application mobile Minnovare CORE (de l’anglais Client Online Reporting Engine, ou moteur de communication des clients en ligne), qui permet à l’opérateur d’interagir avec ces plans numériques. En outre, l’Opti-Box, un capteur installé sur l’engin de forage, fournit des informations précises concernant l’orientation et remplace les multiples capteurs et codeurs rotatifs utilisés dans les systèmes traditionnels d’orientation.

Smart Collar est une toute nouvelle fonctionnalité du Production Optimiser qui, au cas où l’orifice marqué à l’origine est obstrué, permet à l’opérateur de la foreuse de recalculer précisément de nouvelles positions pour l’orifice en temps réel.

« [Smart Collar] nous permet de recalculer numériquement où l’on doit replacer ce trou afin de nous retrouver au même point à l’extrémité de la roche forée ; c’est une nouveauté dans l’industrie », déclarait Ben Johnson, directeur du marketing à Minnovare. « Auparavant, les foreurs devaient utiliser des tables de recherche et d’autres moyens pour y parvenir. »

M. Johnson ajoutait qu’il est très important de comprendre les impacts de la déviation des trous de mine dans l’optimisation du forage de production souterraine. « Indépendamment du type d’engin de forage que l’on utilise, cette défaillance dans le processus peut engendrer des erreurs avant que l’on ne commence à forer », indiquait-il. « Cette erreur se propage tout le long du trou de telle façon que l’espacement prévu pour atteindre l’extrémité de la roche forée n’est pas atteint. » Lorsque cela se produit et que l’explosion est déclenchée dans le chantier, on n’extrait pas la quantité prévue d’onces ou on se retrouve avec plus de déchets que prévu.

Northern Star, l’un des plus gros clients de Minnovare pour le Production Optimiser, utilise ce système dans la plupart de ses exploitations en Australie et à la mine de Pogo, en Alaska.

Le bureau de Mississauga de Minnovare dessert le marché américain, qui deviendra sa principale cible dans les années à venir. Ces derniers mois, la société a développé un service qui lui permet de proposer et de mettre en œuvre sa technologie à distance. Ceci lui a permis de poursuivre la mise en œuvre durant la pandémie de COVID-19, et de commencer à proposer et à soutenir ses solutions dans des régions telles que l’Amérique latine et l’Afrique, où la société ne dispose pas encore de bureaux physiques.

Améliorer la conception de l’abattage à l’explosif

La suite logicielle de conception de la méthode d’underground ring blasting Aegis d’iRing (une méthode de forage souterrain en arc de cercle) est entièrement fabriquée sur mesure pour les ingénieurs de forage et dynamitage souterrain. Ce logiciel est composé de l’Aegis Designer (le concepteur Aegis), qui génère automatiquement en quelques secondes une conception pour tous les trous de forage d’un chantier, et du module Aegis Analyzer (l’analyseur Aegis), qui fournit une simulation avancée de l’abattage et des outils de modélisation.

« Nous essayons de nous rapprocher d’une réalité où les mines pourront prévoir la fragmentation en fonction de la façon dont sont effectués le forage et l’abattage à l’explosif », expliquait Mark Sherry, président d’iRing. « Ceci inclut notamment l’orientation des trous, leur taille, les explosifs, les propriétés des roches et la synchronisation. C’est un peu comme la quête du Saint Graal. Si l’on réussit, toute l’exploitation d’une mine en est affectée. »

La distribution idéale de la fragmentation permettrait à la mine d’éliminer les opérations de concassage et de réduire l’énergie consommée par les opérations de broyage, un volet extrêmement onéreux du processus minier. « Essentiellement, nous souhaitons convertir l’activité d’abattage à l’explosif en un procédé industriel contrôlé qui est prévisible et qui peut être réitéré, de manière à ce que les mines génèrent le type de fragmentation uniforme dont elles ont besoin », indiquait Troy Williams, vice-président en charge du développement logiciel à iRing. « Cela présente un intérêt tout au long du cycle de vie de la mine. »

iRing prévoit de commercialiser une sonde fabriquée sur mesure baptisée Rocscan. « Cette sonde pourra relever les contraintes préexistantes in situ dans les mines souterraines ainsi que les contraintes dynamiques découlant de l’abattage à l’explosif », expliquait M. Williams. « Elle aura pour mission d’aider les mines à recueillir les données nécessaires pour soutenir nos modèles. »

Rocscan est également conçu pour être un instrument de sécurité. Une version antérieure a été testée dans une mine du nord de l’Ontario. D’après Chris Preston, vice-président à la recherche et au développement à iRing, la nouvelle version de Rocscan « suivra les changements en termes de contraintes que connaît la mine en raison des opérations quotidiennes d’abattage à l’explosif, et fournira des informations visant à mieux séquencer les corps minéralisés. »

Les essais ont montré que les mesures des contraintes statiques et dynamiques ont des avantages en ce qu’elles permettent de concevoir des modèles d’abattage à l’explosif plus efficaces, se traduisant par l’utilisation de quantités précises d’explosifs. Ceci permet de minimiser, voire d’éliminer, les hors-profils et la dilution.Traduit par Karen Rolland