Machine de forage hydraulique pour roches : Les « exigences strictes » pour les outils de forage de roches
Dans les secteurs minier et des grands projets d'infrastructure, les foreuses hydrauliques sont des équipements essentiels grâce à leur capacité de forage élevée. La performance des outils de forage associés est étroitement liée aux résultats opérationnels globaux. Face à des budgets de projet serrés, l'amélioration de la performance des outils de forage afin d'accroître la productivité globale et de réduire les coûts d'excavation par mètre cube de roche est un levier clé pour maîtriser les coûts et préserver les marges. Pour atteindre cet objectif, trois exigences fondamentales doivent être satisfaites par les outils de forage : une qualité et une stabilité exceptionnelles, une vitesse de forage optimale et une déviation minimale du forage.
Qualité des outils : essentielle pour maîtriser les temps d’arrêt et garantir la continuité de l’exploitation. Le coût de la main-d’œuvre représente une part importante des coûts d’exploitation d’une foreuse hydraulique. Les taux horaires de main-d’œuvre étant généralement élevés, et l’amortissement du matériel, les coûts des systèmes et la rémunération du personnel étant répartis sur les heures travaillées, les pertes dues aux temps improductifs augmentent directement les dépenses du projet. Par exemple, sur le marché suédois, le coût horaire moyen d’une foreuse hydraulique est déjà de 380 à 450 USD ; les arrêts fréquents causés par des problèmes d’outils engendrent donc des pertes économiques considérables.
Les normes internationales d'efficacité pour les engins hydrauliques fixent des objectifs clairs : en fonctionnement à poste unique, un bras de forage creuse généralement environ 50 000 mètres de trous de mine par an. Pour atteindre ce niveau, il est indispensable que les outils de forage aient une durée de vie stable – généralement une durée de vie minimale de 3 000 mètres pour la tige – afin de réduire la fréquence des démontages et des remplacements de tiges et d'éviter les arrêts de production inutiles.
De plus, des défauts dans les tiges ou les trépans peuvent engendrer des conséquences en chaîne plus graves. Une tige de forage cassée entraîne non seulement la perte du trépan, mais peut aussi rendre inutilisable un trou déjà foré. Bien que les installations hydrauliques soient hautement automatisées et réduisent la pénibilité du travail, le temps et les efforts nécessaires au démontage de l'équipement pour remplacer une tige, récupérer une tige cassée ou réaffûter un trépan représentent une perte de temps précieuse et augmentent considérablement la charge de travail des opérateurs. Par conséquent, les maîtres d'ouvrage privilégient généralement la qualité du produit au prix, la considérant comme la condition essentielle au maintien d'une exploitation continue et à la maîtrise des coûts.
Cadence de forage : la clé pour réduire les coûts fixes et améliorer la rentabilité opérationnelle. Outre les coûts de main-d’œuvre et d’achat d’outillage, les autres coûts horaires d’exploitation de la plateforme (amortissement du matériel, location du site, frais généraux de gestion, etc.) sont des coûts fixes, répartis dans le temps indépendamment de l’efficacité du forage. Les coûts d’outillage représentant une part relativement faible du coût total d’exploitation, l’amélioration de la cadence de forage constitue le moyen le plus direct de réduire le coût unitaire de construction.
Un rythme de forage plus élevé permet de réaliser davantage de trous dans le même laps de temps, ce qui réduit de fait les coûts fixes par unité de travail. Par exemple, une augmentation de 20 % du rythme de forage diminue d'environ 20 % les coûts fixes par unité de production, ce qui abaisse directement le coût par mètre cube de roche. C'est pourquoi les maîtres d'ouvrage sont très attentifs à l'efficacité de forage des différents types d'outils et recherchent activement des améliorations techniques permettant d'accroître les vitesses de pénétration, un facteur clé pour optimiser la rentabilité.
Déviation du forage : essentielle pour l’efficacité du tir et la réduction du gaspillage des ressources. Lors du forage et du dynamitage de trous de mine de profondeur moyenne à profonde, la rectitude du forage influe directement sur la qualité du tir et le rendement d’extraction. Les trous déviés engendrent deux problèmes majeurs : la position réelle du trou peut différer de la conception, ce qui impose une réduction de la charge explosive ; et l’espacement des trous peut être réduit, empêchant d’atteindre la couverture de tir prévue. Ces deux problèmes diminuent le volume de roche extraite, entraînent un gaspillage de ressources et des retards, d’où la mise en place de limites strictes concernant la déviation admissible.
Les causes de déviation des forages incluent les erreurs d'entrée de forage, les défauts d'alignement du tracé et les défauts de rectitude dus aux outils de forage eux-mêmes. Avec la généralisation des foreuses hydrauliques et des foreuses hydrauliques à commande numérique, les deux premières sources d'erreur peuvent être largement éliminées grâce à un contrôle précis de l'équipement, les problèmes structurels des outils devenant ainsi la principale cause de déviation restante. À mesure que la profondeur de forage augmente, les défauts de rectitude de l'outil s'amplifient et la déviation s'aggrave ; dans les cas les plus graves, le forage peut être entièrement mis au rebut.
La solution efficace adoptée par l'industrie consiste à utiliser des outils de forage guidés. Ces outils sont conçus pour corriger la direction de forage en cours d'opération, réduisant considérablement, voire éliminant, les déviations dues à l'outil lui-même, et garantissant ainsi l'efficacité du dynamitage et des rendements d'extraction plus élevés.
En conclusion, la qualité des outils de forage, leur vitesse de pénétration et leur capacité à contrôler la déviation du forage, éléments essentiels des engins de forage hydrauliques, déterminent directement la rentabilité du projet, l'efficacité opérationnelle et la qualité du dynamitage. Dans un contexte budgétaire contraint, seuls les outils répondant à ces trois exigences fondamentales permettent aux maîtres d'ouvrage de réduire les coûts et d'accroître l'efficacité, optimisant ainsi la productivité des engins hydrauliques.
