Les machines d'excavation à l'avancement transforment les puits miniers et de génie civil

Quel équipement spécialisé peut creuser des passages verticaux vitaux reliant les opérations souterraines à la surface tout en construisant de vastes réseaux de transport au cœur des mines ? La réponse réside dans les haveuses, des systèmes mécaniques robustes spécialement conçus pour la construction de puits verticaux. Avec leurs méthodes d'excavation uniques et leur remarquable adaptabilité, ces machines jouent un rôle indispensable dans les opérations minières, les projets hydroélectriques et le développement des infrastructures urbaines.

Les haveuses, également connues sous le nom de systèmes de forage de puits verticaux, sont des équipements spécialisés utilisés pour créer des passages souterrains verticaux ou inclinés. Ces machines fonctionnent en faisant tourner des tiges de forage et des têtes de coupe pour fracturer et enlever la roche, formant ainsi des puits. Elles trouvent une application étendue dans les projets miniers, de tunnelier, de conservation de l'eau et d'hydroélectricité pour la construction de puits de ventilation, de canaux de drainage, de passes à minerai, de voies d'accès, de puits de câbles et de conduites forcées.

Les haveuses se divisent principalement en trois catégories en fonction de leurs méthodes d'excavation :

En tant que type le plus largement utilisé, les haveuses conventionnelles percent d'abord un trou pilote de petit diamètre à partir d'un niveau supérieur (généralement le sol de surface ou une galerie minière supérieure) vers un niveau inférieur (généralement une galerie minière inférieure). Après avoir terminé le trou pilote, les opérateurs remplacent le trépan par une tête d'alésage plus grande fixée à la garniture de forage. La machine tire ensuite la tête d'alésage vers le haut tout en la faisant tourner pour couper la roche, élargissant ainsi le trou pilote au diamètre de puits souhaité. La gravité transporte naturellement les déblais rocheux vers le bas, vers le niveau inférieur, pour être enlevés par un équipement de nettoyage.

Cette méthode excelle dans la création de divers puits verticaux, en particulier les puits de ventilation, les passes à minerai, les puits de service et les passages d'urgence. Ses avantages incluent une efficacité d'excavation élevée, des parois de puits lisses et une excellente sécurité. Cependant, la haveuse conventionnelle nécessite des espaces de travail accessibles aux niveaux supérieur et inférieur, ce qui peut limiter son utilisation dans certaines situations.

Similaire à la haveuse conventionnelle dans son forage initial du trou pilote, l'alésage descendant diffère en poussant la tête d'alésage vers le bas plutôt que de la tirer vers le haut. La tête d'alésage coupe la roche sous la poussée descendante de la machine tout en tournant, nécessitant des systèmes spécialisés pour enlever les déblais du fond du puits.

Cette méthode s'avère précieuse lorsque l'alésage ascendant n'est pas réalisable, comme dans des conditions géologiques complexes ou des zones supérieures à espace limité. Bien qu'elle élimine le besoin d'un espace de travail au niveau inférieur, l'alésage descendant présente de plus grands défis d'enlèvement des débris et une efficacité d'excavation relativement plus faible.

Cette variante spécialisée de la haveuse positionne la machine au fond du puits pour l'excavation ascendante. Elle peut soit forer directement vers le haut, soit créer d'abord un trou pilote avant l'alésage. La gravité transporte à nouveau les déblais vers le bas pour être enlevés par des systèmes de nettoyage.

Le forage de boxhole convient aux puits verticaux plus petits et plus courts, en particulier lorsque l'accès supérieur n'est pas disponible. Sa conception compacte offre une commodité opérationnelle, mais limite la profondeur et le diamètre d'excavation maximum.

• Machine principale : L'unité centrale fournissant la puissance et le contrôle de forage, comprenant les systèmes hydrauliques, les groupes motopropulseurs, les systèmes de contrôle et les plates-formes opérateur.
• Tiges de forage : Composants en acier allié à haute résistance reliant la machine principale au trépan, transmettant le couple et la pression axiale.
• Trépans : Composants de coupe de roche qui varient en fonction de la dureté de la roche et de la méthode d'excavation, y compris les taillons à rouleaux, les taillons à cônes et les taillons diamantés.
• Têtes d'alésage : Ensembles multi-couteaux pour élargir les trous pilotes aux diamètres requis.
• Systèmes de guidage : Instruments de mesure, logiciels de contrôle et servocommandes hydrauliques assurant une direction de forage précise.
• Systèmes d'enlèvement des déblais : Systèmes gravitationnels, pneumatiques ou hydrauliques pour dégager les débris rocheux fracturés.

Les haveuses remplissent des fonctions essentielles dans de multiples industries :

Ces machines construisent des puits de ventilation pour la circulation de l'air, des canaux de drainage pour l'évacuation de l'eau, des passes à minerai pour le transport des matériaux et des voies d'accès pour le mouvement du personnel et le routage des câbles.

Elles créent des conduites forcées pour le fonctionnement des turbines hydrauliques, des puits de drainage pour le contrôle des infiltrations des barrages et des points d'accès d'inspection pour la maintenance.

Dans les villes, elles construisent des puits de ventilation de métro, des tunnels de services publics souterrains et des conduites de câbles pour maximiser l'utilisation de l'espace de surface.

La technologie s'applique également au forage de puits géothermiques, à l'extraction de pétrole et de gaz, et à deux applications minières uniques :

• Trous de média : Passages de service de petit diamètre transportant de l'eau, de l'air comprimé, de l'électricité ou des communications entre les niveaux.
• Trous de remblai : Canaux verticaux pour la livraison de matériaux de stabilisation aux zones exploitées, utilisant un remblai cimentaire, un remblai hydraulique ou un remblai rocheux.

Par rapport aux méthodes traditionnelles d'excavation de puits, la haveuse offre :

• Des vitesses d'excavation plus rapides
• Des parois de puits de meilleure qualité nécessitant un renforcement minimal
• Une sécurité accrue grâce à l'exploitation à distance
• Une adaptabilité à diverses conditions géologiques

Cependant, les limites incluent :

• Des coûts d'équipement élevés
• Des défis de transport en raison de la taille et du poids
• Des exigences d'espace de travail à plusieurs niveaux

Les tendances émergentes de la technologie des haveuses se concentrent sur :

• Une automatisation accrue pour le forage, l'enlèvement des débris et le guidage
• Une capacité accrue pour des diamètres plus grands et de plus grandes profondeurs
• Des performances environnementales améliorées réduisant le bruit, la poussière et les vibrations

Les protocoles opérationnels critiques incluent :

• Exigences de formation des opérateurs certifiés
• Vérifications complètes de l'équipement avant l'opération
• Respect strict des procédures opérationnelles
• Mise en œuvre d'un équipement de sécurité approprié
• Calendriers réguliers de maintenance et de remplacement des pièces

En tant que systèmes d'excavation verticale efficaces et sûrs, les haveuses continuent de progresser grâce à l'automatisation, l'intelligence et les considérations environnementales. Leur bonne compréhension et leur application restent vitales pour améliorer l'efficacité des projets tout en assurant la qualité et la sécurité dans la construction souterraine.