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Apr 18, 2023

Développements dans la technologie de forage et de dynamitage

Le Center for Applied Dynamics Research (CADR) de l'Université d'Aberdeen est

Le Center for Applied Dynamics Research (CADR) de l'Université d'Aberdeen est sur le point de tirer parti des recherches originales lancées en 1999. Une nouvelle entreprise dérivée, iVDrill, a été créée pour commercialiser la technologie de forage amélioré par résonance (RED).

RED, une technologie de forage transformationnel, applique une contrainte dynamique à haute fréquence contrôlable à une formation forée, qui est induite par les oscillations axiales d'un trépan à la fréquence de résonance. La résonance est maintenue pour des conditions de forage variables en ajustant la fréquence et l'amplitude de la charge dynamique pour produire une zone de fracture se propageant régulièrement. Cela conduit à une réduction considérable des coûts de forage et à une empreinte environnementale réduite. La technologie RED est particulièrement bien adaptée aux roches dures.

Le professeur Marian Wiercigroch, l'inventeur du RED de l'université, explique : "La différence la plus importante entre le RED et le forage à percussion est que le RED génère une charge dynamique de faible amplitude et à haute fréquence, ce qui est contraire au forage à percussion fonctionnant à haute amplitude et à basse fréquence. RED a été développé et testé de manière approfondie dans les laboratoires CADR et nous visons maintenant à le commercialiser.Cette technologie peut être utilisée dans de nombreux domaines, tels que le forage de fond de puits, les interventions de forage, l'exploitation minière, le forage dans des puits géothermiques, le carottage et autres. développé et testé deux types différents de modules RED : un magnétostrictif entièrement contrôlable mais coûteux et un excitateur mécanique simple mais rentable."

Récemment, le CADR a testé la technologie RED pour les applications de carottage en collaboration avec Volcanic Basin Petroleum Research (VBPR) et le Oil & Gas Innovation Center (OGIC). Le Dr John Millett, directeur du VBPR, a déclaré : « Les résultats sont très positifs et constituent une base solide à partir de laquelle faire des progrès potentiellement majeurs dans les futures capacités de carottage, en réduisant les coûts et en améliorant la récupération. Le projet est particulièrement pertinent pour les scénarios de carottage en roche dure tels que comme à travers des séquences volcaniques et peut aider à répondre aux questions résultant d'une récupération limitée ou médiocre du noyau dans de tels scénarios."

En plus de cela, il existe d'autres projets de recherche en cours, dont une collaboration avec Varel International, qui vise à mieux comprendre la mécanique de la génération de force et sa relation avec les paramètres de forage. De plus, l'équipe développe et teste le nouveau trépan hybride en diamant polycristallin compact (PDC) avec des éléments de coupe combinant des actions de cisaillement et de gougeage. Au cours de ce projet, de nouveaux modèles d'interaction trépan/roche d'un seul PDC coupeur/lame seront développés. Le professeur Wiercigroch précise : "Ces modèles seront calibrés et validés par des tests expérimentaux approfondis, afin d'optimiser la conception du nouveau trépan hybride avec une structure de coupe combinant des actions de cisaillement et de gougeage, ayant une longévité et une efficacité beaucoup plus grandes lors du forage à travers le chert et le granit fracturé. ."

La toute dernière foreuse rotative de trou de mine de Caterpillar, la MD6200, est entrée en production plus tôt cette année.

L'entreprise l'appelle sa « perceuse rotative la plus transportable à ce jour », avec un train de roulement de type excavatrice modèle 336 et une petite enveloppe d'expédition. Il est propulsé par un Moteur C18 Cat évalué à l'équivalent US EPA Tier 4 Final ou US EPA Tier 2, selon les réglementations locales où il est vendu. Il est conçu pour des trous de 127 à 200 mm de diamètre.

Il complète les MD6250 et MD6310, qui sont entrés en production l'année dernière, s'ajoutant aux deux foreuses plus grandes, la MD6540C à moteur diesel et la MD6640 électrique (alimentation secteur) pour percer des trous jusqu'à 406 mm de diamètre. Ceci est le plus couramment utilisé dans les mines avec des systèmes de distribution d'énergie pour les pelles électriques et/ou les draglines.

Dans les coulisses, la société a adopté une nouvelle technologie pour le développement, avec de vastes installations d'impression 3D pour produire rapidement des pièces pendant le développement de produits et pour tester des concepts de conception, créer des outils de fabrication rentables et imprimer des pièces de rechange à faible volume, des modèles de précision, des aides à la formation. et même des outils de vente. La réalité virtuelle est de plus en plus utilisée pour la maintenance.

En commençant par le foret, Caterpillar a présenté sa dernière gamme de forets rotatifs en 2018 et a récemment annoncé une nouvelle gamme de marteaux et forets fond de trou. Plusieurs options sont proposées, avec des configurations de 171 mm avec une variété de formes de carbure (sphérique, balistique) et de formes de face (concave, plate, convexe).

Greg Scott, consultant en produits pour perceuses rotatives chez Cat, explique le fonctionnement de la lubrification : « Le groupe motopropulseur de la perceuse est refroidi à l'aide de refroidisseurs Cat avec des ventilateurs à vitesse variable qui ajustent la vitesse du ventilateur en fonction des températures de fonctionnement. Cela permet de rendre le système hydraulique aussi efficace que possible et réduit la charge globale du moteur pour augmenter le rendement énergétique.

"Les outils de roche, les tricônes par exemple, fonctionnent plus efficacement à l'aide de Cat Auto Drill/Drill-Assist, car la force d'alimentation, le couple et le régime sont modulés afin que l'outil de coupe ne soit pas surmené, tout en maintenant une avance optimale par tour en fonction des conditions du sol. ça passe."

La sécurité est toujours une considération clé dans la conception des perceuses. Scott poursuit : « Notre nouvelle génération d'appareils de forage rotatifs pour trous de mine dispose de plus de 40 verrouillages durs et conditionnels pour assurer la sécurité des foreurs et pour protéger la machine contre les dommages. Les verrouillages conditionnels garantissent un fonctionnement sûr et efficace et le respect des meilleures pratiques recommandées. Notre objectif sur l'ergonomie, la sécurité et la « conception intelligente » garantissent que les perceuses Cat sont adaptées au travail et créent une synergie entre le foreur, l'engin de forage et les outils de coupe.

"De plus, les opérations de contrôle à distance évitent à l'opérateur des conditions potentiellement dangereuses. Caterpillar offre ces capacités via Command for Drilling, qui fait partie de Cat MineStar Solutions."

Le développement de MineStar est en cours. Le système s'appuie sur des fonctions automatisées - mât automatique, niveau automatique et forage automatique - et est conçu pour réduire la variabilité de forage entre les opérateurs et pour fournir plus de cohérence. Pour le guidage de forage, le système s'appuie sur Cat Terrain pour le forage, qui intègre une technologie de positionnement par satellite pour indiquer à l'opérateur l'emplacement des trous à forer. Il aide à percer un motif précis grâce à un positionnement précis.

La prochaine étape dans l'automatisation du forage est le système semi-autonome. Cela permet à l'opérateur de positionner le semoir au début d'une rangée de trous puis de régler la machine pour percer toute la rangée de manière autonome. Ce faisant, l'opérateur peut s'occuper d'autres tâches ou configurer un autre semoir pour forer une rangée de manière autonome.

Un agencement facultatif comprend un poste opérateur distant qui peut être situé près du banc ou dans un emplacement distant. Cela permet à l'opérateur de positionner la perceuse au début de la rangée suivante et de recommencer un nouveau cycle, ou de percer manuellement des trous à distance. La technologie autonome évolue pour proposer le forage Auto-Multi-Pass et l'autonomie sur plusieurs rangées.

En collaboration avec le concessionnaire local WesTrac, la société teste quatre foreuses autonomes à la mine de minerai de fer Koodaideri de Rio Tinto à Pilbara, en Australie occidentale. Cela fait partie d'une étude visant à examiner la possibilité d'une automatisation accrue, et une flotte de 20 camions 793F autonomes est également sur place.

Il fait partie du programme « Mine du futur » de Rio Tinto, qui vise à relier numériquement tous les aspects de l'exploitation minière.

C'est un projet ambitieux, avec des plans pour pratiquement tout automatiser, même l'atelier, ainsi que la création d'un modèle numérique de l'usine de traitement auquel le personnel peut accéder en temps réel.

Les propriétaires espèrent une production de 43 millions de tonnes par an, prévue pour être opérationnelle fin 2021.

Scott conclut : "Les foreuses rotatives modernes sont conçues pour la précision, en utilisant une technologie de pointe telle que le GNSS de haute précision pour localiser la machine avec précision au-dessus du trou cible et pour surveiller l'avance du trépan pendant le forage afin que les trous soient forés pour Des fonctions assistées par ordinateur telles que Auto Drill/Drill-Assist contrôlent l'alimentation, la rotation, l'injection d'air et d'eau de l'engin pour améliorer les performances de l'opérateur, maximiser l'efficacité de la production et la durée de vie de l'outil de coupe.