Les Surface Miner accroissent les économies dans le cadre de l’extraction de charbon

La technologie du Surface Mining de Wirtgen présente les avantages suivants :

• extraction sélective
• pas de minage
• taille, concassage et chargement en une seule opération
• exploitation maximum du gisement
• réduction des coûts de transport

Wirtgen propose des Surface Miner dans différentes catégories de performance pour l’extraction sélective de divers matériaux utiles tels que le charbon, le calcaire, la bauxite, le gypse, le sel et le phosphate. Outre l’extraction minière, ces engins peuvent être mis en œuvre pour la réalisation de tracés dans la construction routière ou ferroviaire, la rénovation de routes ou bien la réalisation de radiers de tunnels. Leur champ d’application englobe également la taille précise de tranchées et de canaux, ou encore le nivellement de surfaces.

En collaboration avec l’Université technique de Rhénanie-Westphalie à Aix-la-Chapelle, Wirtgen a mené une étude dans une mine de houille située dans l’État de Queensland en Australie. Le présent article s’appuie sur cette étude pour présenter les avantages des Surface Miner dans l’extraction du charbon.

Le Surface Miner 4200 SM de Wirtgen a été intégré en cours d’exploitation dans le processus d’extraction sélective de charbon et d’enlèvement de déblais. Les objectifs préalablement définis ont été régulièrement contrôlés afin de déterminer s’ils étaient effectivement atteints. La feuille de résultat du projet (figure 1) illustre les avantages de la mise en œuvre d’un Surface Miner dans cette exploitation. Différents indicateurs de performance ont permis de comparer, sur une période de quatre mois, les taux de production du Surface Miner à ceux obtenus auparavant avec le procédé « rip and stack ».

Le système d’extraction traditionnel est constitué de deux bulldozers de grande dimension pour défoncer et empiler le matériau, ainsi que d’un grand chargeur sur roues pour charger le matériau sur des tombereaux de 130 à 190 t de charge utile.

Par rapport aux trois engins de rabotage de roche utilisés auparavant dans la mine, la mise en œuvre d’un Surface Miner entraîne une réduction nette des émissions sonores.

De même, l’extraction minière avec le 4200 SM a un impact positif sur les émissions de poussière. Contrairement aux bulldozers et au chargeur sur roues, qui produisent tous deux des quantités considérables de poussière qui impactent l’environnement de travail, la poussière dégagée par un Surface Miner reste confinée dans le carter du tambour de taille. Un système de réduction de poussière comprenant une installation d’arrosage intégrée permet en outre de réduire et de figer la poussière.

L’analyse de ces deux procédés d’extraction minière a par ailleurs démontré que l’utilisation de Surface Miner, à la place d’un procédé traditionnel, entraînait une baisse de la consommation de carburant – et donc des émissions de CO2 – d’environ 79 % (figure 2). La réduction du nombre de machines utilisées a lui aussi un effet positif sur la gestion des risques, puisque moins de machines signifie moins de risque d’accident dans la mine.

La cabine antivibrations du Surface Miner offre une ergonomie améliorée et des conditions de travail optimisées pour le conducteur de la machine. Les vibrations produites dans le 4200 SM ont été estimées comme étant « faibles » selon la norme australienne AS 2670-2001, alors que les valeurs des systèmes traditionnels étaient plus élevées.

Les veines de charbon présentent généralement différentes épaisseurs et sont séparées par des couches de mort-terrain (figure 3). La séparation précise des différents matériaux est d’une importance capitale pour la rentabilité de l’extraction du charbon, puisqu’elle permet de réduire sensiblement les coûts de traitement. Dans ce contexte, un autre facteur de coût essentiel est le pourcentage de fines, dont le traitement est bien plus coûteux que celui des grains grossiers.

Dans le cadre de l’étude, un total de 100 éprouvettes (de 30 t chacune) ont été analysées pendant le fonctionnement du Surface Miner afin d’en déterminer la distribution granulométrique. Ces éprouvettes ont été comparées à des éprouvettes similaires obtenues par des engins traditionnels dans des zones d’extraction identiques. L’extraction avec le Surface Miner a fait ressortir des avantages significatifs, puisque, pour une taille de grains inférieure à 2 mm, il a produit 14 % de fines de moins que le système traditionnel.

La proportion de fines à traiter a baissé de 22 % pour une taille de grains inférieure à 1 mm, et même de 36 % pour une taille de grains inférieure à 0,5 mm. En outre, le Surface Miner a permis de réaliser des économies supplémentaires en réduisant sensiblement la quantité de grains surdimensionnés. Ainsi, 17 % seulement du matériau abattu par les Surface Miner a dû être concassé, pour 26 % avec les bulldozers.

Le gisement analysé dans l’étude présente des intrusions de sidérite, en particulier à la limite de la veine et du mort terrain. Par conséquent, les bulldozers produisent fréquemment des blocs de sidérite surdimensionnés qui entraînent des blocages dans le concasseur. Ce problème ne survient pas lorsqu’on utilise un Surface Miner.

De surcroît, le Surface Miner a permis de réduire les pertes lors de l’extraction ainsi que la dilution du charbon extrait dans la mine. Autant d’avantages qui entraînent une augmentation des rendements, un meilleur taux d’exploitation du gisement et donc un meilleur taux de découverture.

Les Surface Miner de Wirtgen peuvent tailler, concasser et directement charger le matériau sur un camion ou un tombereau en une seule opération. Ce principe permet de gagner du temps et de faire des économies d’achat de matériel et de carburant. La mise en œuvre du 4200 SM dans la mine d’Australie a permis de réduire la consommation de carburant de 79 % par mètre cube de matériau extrait. Les coûts de main-d’œuvre, tout comme les coûts d’extraction par tonne, ont baissé de 60 % par rapport au procédé d’extraction minière traditionnel.

En tenant compte de l’ensemble de la chaîne des processus, la feuille de résultat a clairement démontré que l’utilisation d’un Surface Miner permet aux exploitants miniers de réaliser d’énormes économies sur les coûts, dues notamment à un traitement plus rentable du charbon. La réduction du nombre d’engins et de la main-d’œuvre déjà évoquée ainsi que l’élimination des coûts supplémentaires de transport et de traitement des roches stériles contribuent également pour une part essentielle au bilan global positif du Surface Miner.

Mais cette étude ne fait pas ressortir tous les avantages apportés par le Surface Miner. Voici donc quelques avantages supplémentaires.

La mise en œuvre de Surface Miner rend superflues les opérations de forage et de minage. Cela permet donc d’extraire en toute efficacité les matériaux utiles même situés à proximité de zones résidentielles, de la voie publique ou encore d’autres infrastructures. Et il est également possible d’exploiter des ressources situées dans les zones tampon et de sécurité.

Dans la plupart des cas, la planification et l’exécution des travaux de minage demandent de lourds efforts, entraînent des coûts élevés et doivent obéir à des réglementations strictes. De fait, l’élimination du forage et du minage simplifie la tâche des responsables. Les exploitants miniers n’ont plus besoin d’obtenir les autorisations requises, d’engager de la main-d’œuvre spécialisée en explosifs, ou encore de s’occuper de la documentation correspondante. De plus, éliminer les travaux de forage et de minage a un impact extrêmement positif sur l’opinion publique, ce qui implique que l’exploitation à ciel ouvert peut fonctionner sans créer de tensions au sein de la communauté.

Voici encore d’autres avantages résultant de l’élimination du forage et du minage :

• sécurité accrue dans la mine puisqu’il n’est plus nécessaire de stocker des explosifs

• élimination de la manutention de blocs rocheux

• réduction de l’impact environnemental (vibration, poussières et bruit)

• absence d’interruptions consacrées au minage (retards de production)

• amélioration de la stabilité des versants

• réduction des chutes de roches

• meilleure recultivation des talus

La mise en œuvre d’un Surface Miner a également un effet positif sur la gestion de l’eau dans une mine à ciel ouvert. Les surfaces taillées sont planes et peuvent être taillées selon un certain angle. Le drainage s’en trouve amélioré et l’infiltration d’eau dans le sol est réduite.

Le transport est le principal facteur de coût dans les exploitations minières à ciel ouvert. L’extraction minière avec les Surface Miner de Wirtgen produit des surfaces planes pouvant servir de chaussées stables propices à un transport rapide du matériau. La capacité de transport de toute la flotte de camions s’en trouve donc augmentée. La qualité de la chaussée entraîne même une moindre usure des pneus, du châssis et de la suspension, et rend possible l’utilisation de camions routiers standards.

Ces dernières années, Wirtgen a effectué sur le terrain plusieurs tests à grande échelle portant sur la distribution granulométrie et la dégradation du matériau ROM (Run Off Mine). Dans ces études, du charbon et du minerai sédimentaire provenant de huit fosses différentes ont été analysés pour en déterminer la distribution granulométrique. Environ 8 000 t de matériaux ont été examinés afin de comparer le matériau produit par les Surface Miner à celui extrait avec des procédés d’extraction classiques.

Toutes ces études montrent que la mise en œuvre des Surface Miner de Wirtgen apporte d’énormes améliorations en termes de qualité du produit final, de rentabilité, de protection de l’environnement et de sécurité. Afin d’exploiter pleinement les profits potentiels engendrés par les Surfaces Miner, une analyse est recommandée dès la phase de planification d’un projet minier.