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Nivellement de la région de Pilbara

MM a rejoint l’équipe d’excavation spécialisée de Vermeer à la mine de Christmas Creek dans la région de Pilbara pour avoir un aperçu de la toute dernière machine d’excavation de surface de la société, la T1655 Terrain Leveler

sept.-2012

La mine de minerai de fer de Christmas Creek fait partie de la plateforme de Chichester de Fortescue Metals Group située près de la ville de Newman dans la région de Pilbara en Australie occidentale. La plateforme comprend le site minier phare de Fortescue, Cloudbreak, et son deuxième site, Christmas Creek, situé à 50 km à l’est de Cloudbreak. À elles deux, les mines produisent 55 millions de tonnes/an de minerai de fer et la plateforme compte accélérer le rythme afin d’atteindre son objectif de 95 millions de tonnes/an (y compris 5 millions de tonnes provenant de l’exploitation de Nullagine que Fortescue codétient avec BC Iron) en 2012.
 
L’exploitation minière a commencé à Christmas Creek en mai 2009. Depuis lors, les principaux projets d’expansion ont été engagés afin d’augmenter la capacité du site. Durant la première phase de l’expansion, une nouvelle installation de transformation des minerais a été construite et mise en service pour la première fois avec succès en mars 2011. L’installation fonctionne désormais
selon son objectif de capacité d’environ 25 millions de tonnes/an. L’expansion comprenait également une extension de 50 km de la voie ferrée existante Port Hedland-Cloudbreak qui desservira Christmas Creek et l’ajout d’un village d’exploitation permanent avec 1 600 lits, construit par Decmil Australia afin d’accueillir la main-d’œuvre croissante de Christmas Creek. Le village était terminé quand MM l’a visité début juin et a présenté des projets pour développer davantage l’installation.
 
Lors de la visite de MM en juin, les travaux sur la deuxième phase à 1 milliard USD de l’expansion de la plateforme de Chichester étaient terminés à 75 %. Au cours du trimestre de décembre 2011, le récupérateur de produits du site de Christmas Creek a été mis en service, ce qui a permis de réduire considérablement les délais de chargement des wagons. Une deuxième installation de transformation des minerais à 27 millions de tonnes/an équipée d’un poste de concassage distant était en cours de construction lors de la visite de MM, tout comme le nouvel atelier qui approvisionnera le parc croissant d’extracteurs en surface du site de Christmas Creek (l’atelier a ouvert en août).
 
Les premiers minerais devraient passer par la nouvelle installation de transformation dès septembre, ce qui s’accompagnera de l’accélération de la production totale combinée de Christmas Creek à 50 millions de tonnes prévue pour le trimestre de décembre de cette année. La mine ouvrira également sa propre piste d’atterrissage en 2012 (à ce jour, les visiteurs et employés prennent l’avion jusqu’à Cloudbreak et un véhicule jusqu’à Christmas Creek) et la centrale électrique de la mine fait actuellement l’objet d’une extension.
 
LE PROJET T155
L’expansion de la plateforme de Chichester fait partie d’un projet T155 de plus grande envergure à 9 milliards USD visant à augmenter la production totale des plateformes d’exploitation minière de Chichester et de Solomon appartenant à Fortescue pour atteindre les 155 millions de tonnes/an d’ici mi-2013.
 
Le projet T155 nécessitera notamment l’augmentation de la capacité des voies ferrées de 300 km de Fortescue qui transportent les minerais depuis ses mines afin d’accueillir 13 trains de minerais par jour (contre six à ce jour), ainsi que l’expansion à 2,4 milliards USD de Port Hedland afin de gérer les charges accrues.
 
Dans son rapport trimestriel de mars 2012, Fortescue a indiqué avoir produit 12,6 millions de tonnes depuis le début de l’année. Ce chiffre est légèrement inférieur aux prévisions ; cela est dû aux deux cyclones dont a été victime la région, ce qui a conduit à fermer temporairement le port de Port Hedland. Néanmoins, la société prévoit de compenser ces chiffres plus tard dans l’année, et lors de la visite de MM, il a été annoncé que la production devait atteindre les 17,8 millions de tonnes d’ici la fin du trimestre de juin.
 
L’EXPLOITATION MINIÈRE À CHRISTMAS CREEK
Le décapage de la préfosse et la production ont commencé à Christmas Creek en mai 2009 dans le cadre de la préparation de la montée en puissance de la mine. Comme à Cloudbreak, la mine a choisi d’utiliser une technique appelée l’exploitation minière à ciel ouvert de précision. Cela implique l’utilisation d’extracteurs en surface afin d’exploiter les dépôts larges et superficiels de minerais de fer situés près de la surface. La plateforme de Chichester est la seule plateforme d’exploitation minière de Fortescue à utiliser cette technique.
 
Les extracteurs en surface coupent les matériaux à partir du haut du dépôt en suivant un modèle prédéfini. Le tambour de coupe se sert de dents pour casser le minerai qui est ensuite déposé sur le sol derrière la machine, prêt à être chargé et transporté, ou bien transporté directement par convoyeur vers des camions en attente. Alors que le forage et le dynamitage sont un processus sur place,
l’exploitation minière à ciel ouvert lisse le cycle de production de minerais, le rendant plus continu, et élimine le besoin d’utiliser le forage et le dynamitage. L’exploitation minière à ciel ouvert crée également un fond de tranchée lisse qui permet de réduire l’usure des camions et chargeurs de mine, en particulier les machines avec des pneus en caoutchouc, et permet aux opérateurs de créer des murs de tranchées verticaux, ce qui optimise ainsi la récupération minérale. Des matériaux de petite taille sont produits dans une configuration uniforme. Cela permet alors de manipuler les minerais plus efficacement et annule la nécessité d’avoir recours à un premier concassage. La taille uniforme du produit permet également d’appliquer des paramètres plus efficaces aux systèmes de
concassage secondaires et tertiaires.
 
Sur le site de Christmas Creek, Fortescue emploie les entrepreneurs australiens suivants pour exploiter ses flottes d’équipements miniers à ciel ouvert : Downer EDI, UEA et WA Surface Mining. La mine utilisera 32 machines d’exploitation minière à ciel ouvert d’ici la fin de l’année, notamment neuf machines Wirtgen 4200SM, 16 T1255 Terrain Leveler de Vermeer et sept machines du dernier modèle de Vermeer, la T1655 Terrain Leveler.
 
Les machines Vermeer partagent un système de commande commun, ce qui permet de changer d’opérateur tous les jours. Ils ont ainsi l’opportunité de travailler avec les modèles plus petits T1255 et plus grands T1655.
 
À Christmas Creek, les machines déposent les minerais sur le sol après la coupe, les racleurs les empilent et les séparent, puis un groupe de chargeurs et de camions (principalement des modèles Carterpillar 777 et 785C, associés à des camions Terex) retirent les minerais pour la transformation. Les machines plus petites servent à nettoyer les bords des puits, pour des distances plus courtes et des espaces restreints, tandis que les machines plus importantes servent pour les grands espaces et les distances longues en ligne droite.
 
En 2011, Christmas Creek a été le premier site à recevoir la nouvelle T1655 Terrain Leveler de Vermeer. La machine sera officiellement lancée en septembre lors du salon MINExpo 2012 à Las Vegas aux États-Unis, mais MM a pu avoir un aperçu du développement de la machine durant ses visites.
 
DÉVELOPPEMENT DE LA T1655
L’activité d’excavation spécialisée de Vermeer fabrique des trancheuses à chenilles depuis 1958. Ces machines ont d’abord été conçues pour creuser des tranchées profondes dans le sol et la roche afin de pouvoir y installer des canalisations et des services de travaux publics. Cependant, le marché n’était pas important. Vermeer a alors décidé de développer le potentiel de ses produits en les modifiant pour creuser des excavations plus larges et superficielles plus adaptées aux constructions de routes et préparations de sites.
 
En juin 2011, un concessionnaire Vermeer a annoncé qu’une entreprise d’exploitation minière américaine utilisait les Terrain Leveler pour découvrir des veines de gypse sur l’une de ses exploitations. Prenant conscience de ce que pouvait représenter cette opportunité, les équipes de développement et d’ingénierie de Vermeer ont décidé de travailler sur la création d’une machine dédiée à ce marché. Elles ont mis plusieurs conceptions à l’épreuve et peu de temps après, la T1255 Terrain Leveler SEM était lancée.
 
Le modèle présentait 447 kW (beaucoup plus que les modèles précédents de trancheuses à chenilles) et un tambour à tête inclinable breveté équipé de dents qui coupent le sol à l’aide d’un mouvement rotatif allant de haut en bas afin
de permettre l’exploitation minière de précision.
 
Une coupe du haut vers le bas permet aux dents de tailler dans les minéraux sans avoir recours à l’effort de traction. Tandis que la machine va vers l’avant et que le tambour tourne, les dents situées en haut du tambour progressent sur le haut du dépôt de minerais. Lorsque les dents se dirigent vers le sol, elles entrent en contact avec les minerais en les frappant.
 
Cette technique permet également aux opérateurs de contrôler la dimension des matériaux en modifiant la profondeur du tambour : une pénétration accrue des dents augmente la taille du matériau et une pénétration réduite en diminue la taille.
 
Au moment où le concept d’exploitation minière de précision à ciel ouvert a décollé et que d’autres opérateurs ont commencé à en voir les avantages, la concurrence sur le marché a commencé à augmenter. Vermeer était sûre qu’elle pouvait mieux faire et a donc décidé de créer un Terrain Leveler afin de rivaliser avec les modèles les plus imposants d’extracteurs en surface de ses concurrents.
 
LE TRAVAIL DE CONCEPTION
La conception de la T1255 servant de référence, l’équipe de Vermeer a commencé à travailler sur la T1655 en février 2007. Certains problèmes devaient être résolus et l’un des défis consistait à décider s’il fallait utiliser la conception avec tambour à entraînement par chaîne de la T1255 pour le nouveau modèle ou développer un système à entraînement direct. La largeur du tambour à entraînement par chaîne a permis de créer des fronts de taille verticaux, mais l’entretien du moteur
représentait l’un des coûts d’exploitation les plus élevés de la machine. Un tambour à entraînement direct a été créé et testé sur une T1255 dans une mine de gypse dans l’Oklahoma. Le concept était une réussite et, grâce à l’entraînement direct, l’équipe a également pu augmenter la puissance nominale de la machine et réduire les coûts associés.
 
La question du chargement était également en cause. Vermeer a conduit une analyse approfondie afin de déterminer le meilleur moyen de charger les matériaux après que l’extracteur de surface les a coupés. Les modèles d’extracteur de surface de certains concurrents intègrent un système de chargement qui transfère directement les matériaux dans un camion en attente, ce qui élimine tout besoin de racleurs et bouteurs. Cependant, les caractéristiques variables au sein des gisements signifient que les taux de progression sont différents de ceux de la Terrain Leveler (la machine doit bouger plus lentement pour couper efficacement des dépôts plus durs). Il aurait été compliqué de coordonner le chargement des camions et la gestion d’un groupe de camions afin de s’y adapter. Vermeer a calculé qu’il était plus efficace de déposer les matériaux sur le sol et de les charger dans des camions à l’aide de racleurs et de bouteurs.
 
Le défi suivant consistait à fabriquer la machine. Mark Cooper, directeur général de l’excavation spécialisée au sein de Vermeer, a expliqué : « Le T1655 était si différent de tous les autres projets que nous avions entrepris. Nous avions besoin de construire une nouvelle installation de fabrication simplement pour créer le prototype. »
 
En août 2008, les travaux de construction d’un nouveau centre de fabrication au siège de Vermeer dans l’Iowa, États-Unis, ont commencé. Le projet a été temporairement arrêté en 2009 en raison de la crise financière mondiale, mais il a repris dès que possible et le premier hall de fabrication a été terminé en juillet 2010.
 
Le prototype a été fini en mai 2011 et, pour fêter ça, Vermeer a organisé un événement « portes ouvertes » pour présenter la machine à la communauté locale et à ses employés. Un mois plus tard, la machine était démontée et expédiée en Australie occidentale pour subir des essais dans une installation située à Bindoon.
 
Après des essais réussis et quelques ajustements de conception mineurs, comme l’ajout d’une meilleure résilience aux chocs à la suspension de la cabine nouvellement conçue, le prototype a été transporté à Christmas Creek et la machine a amorcé la production en septembre 2011.
 
LES PERFORMANCES À CHRISTMAS CREEK
Les essais du prototype T1655 à Christmas Creek devaient durer trois mois, ou 3 500 heures de service. Cependant, l’équipe de direction de la mine a été tellement impressionnée par ses performances qu’au bout de 1 000 heures, Fortescue s’est engagée à acheter sept autres machines.
 
Lors de la visite de MM début juin, le prototype avait été retiré et se dirigeait vers une mine de BC Iron pour d’autres essais. Deux machines fonctionnaient dans le puits et une troisième avait été montée et attendait chez le concessionnaire Vermeer local d’être livrée. La quatrième machine était en transit depuis les États-Unis et une cinquième devait être expédiée fin juin en Australie.
 
Bill Vanderweele est le principal concessionnaire de Vermeer en Australie occidentale. Il travaille en étroite collaboration avec l’équipe Fortescue afin de livrer et d’apporter une assistance aux machines Vermeer sur le terrain. Il a expliqué à MM que, sur le tambour T1655, les dents sont placées à des intervalles de 10 cm selon un modèle de chevron de sorte que, quand le tambour tourne, le sol soit coupé tous les 5 cm. Les dents situées au bord du tambour sont dirigées vers l’extérieur afin de couper un peu plus large que la largeur du tambour. Cela permet à l’opérateur de se rapprocher du bord du puits sans endommager la machine.
 
À Christmas Creek, Fortescue utilise un système de gestion des machines MineStar de Caterpillar pour guider ses extracteurs de surface et surveiller leurs performances (bien qu’utilisant des machines GPS Trimble équipées du système Jigsaw de Leica sur le site de Cloudbreak). Les microprocesseurs du moteur peuvent détecter les caractéristiques changeantes des minerais et ralentir ou accélérer la progression de la machine pour compenser.
 
La nature des minerais de la mine (qui peuvent atteindre 250 MPa en solidité à certains endroits) indique qu’en moyenne, les dents sont changées après avoir coupé environ 25 mètres cubes en place, même si cela varie et que les dents durent généralement plus longtemps.
 
Les dents sont attachées au tambour à l’aide d’une goupille de retenue facilement détachable. MM a personnellement assisté au changement d’une dent et cela n’a pas pris plus de 30 secondes ; aucun outil spécial n’était nécessaire. La conception du tambour et de l’arrière de la machine fait que les techniciens n’ont pas besoin de se tenir en dessous pour changer les dents, ce qui est un avantage important en termes de sécurité.
 
De manière générale, le projet peut être considéré comme étant une réussite. Les deux premiers jours de juin passés, les équipes de production qui utilisaient la machine T1655 avaient déjà dépassé leurs objectifs quotidiens : un exploit bien décidé à être renouvelé.
 
SPÉCIFICATIONS DU T1655
Pesant environ 180 t, la T1655 est bien plus grande que son prédécesseur, la T1255. Elle mesure 5,2 m de haut avec la cabine à suspension pneumatique en pleine extension. Elle fait 13,4 m de long et 6,4 m de large.
 
La T1655 comporte deux moteurs Cat C18 ACERT pour une puissance totale de 895 kW. La configuration à deux moteurs fournit l’énergie vers une pompe commune de sorte que chaque moteur fournit de l’énergie à la machine de manière égale. Toutefois, si un moteur n’est pas opérationnel, la machine peut encore fonctionner avec un seul moteur. Un réservoir à carburant de 3 028 l fournit 13 heures de fonctionnement continu
à une puissance maximale.
 
Les deux chenilles hydrostatiques de la T1655 fournissent une rotation indépendante dans chaque direction. La machine peut rapidement se repositionner à 360°, et cela dans chaque direction pour la prochaine coupe. La fonctionnalité de contrôle de la charge permet à la machine de régler automatiquement la vitesse au sol afin d’utiliser toute la puissance du moteur, rendant ainsi la machine
plus productive. Cela donne une vitesse stable de déplacement au sol pour une productivité maximale dans des conditions variables.
 
La T1655 dispose d’un tambour à entraînement direct et les moteurs sont fixés directement au tambour de coupe. Cela améliore l’efficacité et réduit les coûts d’usure relatifs aux chaînes, aux pignons et aux transmissions à courroie.
 
Le tambour de coupe est installé à l’arrière de la machine, ce qui lui permet de couper les matériaux tandis que les chenilles restent sur le sol non coupé afin de ne pas abîmer les matériaux excavés. Ces éléments, ainsi que le centre de gravité bas de la machine, permettent d’avoir une meilleure traction et une meilleure stabilité. Le tambour de coupe possède une fonctionnalité d’inclinaison brevetée qui lui permet de s’incliner à 5° dans chaque direction pour obtenir une zone excavée lisse.
 
Vermeer a également conçu plusieurs améliorations pour la cabine de l’opérateur. Le système de suspension pneumatique offre à l’opérateur une conduite confortable, silencieuse et en douceur. La cabine peut également monter jusqu’à une hauteur de 5,2 m et se déporter de 58 cm pour une meilleure visibilité. La cabine fermée est conforme à la norme ROPS (Structure de protection contre le renversement). Elle comporte un système d’air filtré, deux systèmes de refroidissement et de chauffage, de la mousse pour atténuer le bruit ainsi que des sièges doubles à suspension pneumatique.
 
Une fonctionnalité essentielle, l’écran TEC Plus, permet à la T1655 de communiquer avec les différents modules de commande répartis sur l’ensemble de la machine, ainsi qu’avec le moteur. L’écran permet à l’opérateur de surveiller et de contrôler les fonctions de la machine, ainsi que d’améliorer les capacités de diagnostic intégrées.
 

La machine peut également accueillir un système de navigation GPS qui peut servir à créer une carte en 3D du plan du gisement et de l’exploitation minière. Le système collecte des données de production et les renvoie au bureau en temps réel à des fins d’analyse.

 

Avec l’aimable autorisation de « Mining Magazine ».