INGÉNIERIE DU SOUTIRAGE DE LA ROCHE ABATTUE

INGÉNIERIE DU SOUTIRAGE DE LA ROCHE ABATTUE

Paramètres de conception

Les paramètres de conception présentés dans cette section reprennent les points importants du cahier des charges défini dans le cadre de ce projet pour la conception de la machine minière.

Paramètres généraux

Les paramètres généraux représentent les principaux éléments que tous les systèmes de la machine doivent respectés. Ils servent à assurer le bon fonctionnement de la machine et à éviter les interférences possibles entre les différents systèmes. Les trois principaux systèmes de la machine sont : le soutirage de la roche abattue, l’installation du support terrain et la motorisation. Le système de motorisation n’est pas abordé dans ce mémoire, l’utilisation d’un transporteur articulé déjà utilisé par le Groupe Minier CMAC-Thyssen est l’option envisagée. La liste suivante énumère les principaux paramètres généraux.
• La machine doit respecter les règlements sur la santé et la sécurité du travail dans les mines de la loi sur la santé et la sécurité du travail (CNESST).
• La machine doit comporter les capteurs nécessaires pour empêcher les interférences lors des séquences de travail. Une attention particulière doit être portée sur les risques d’interférences entre le soutirage de la roche et l’installation du support terrain.
• Lors de l’installation du support terrain, le transporteur doit être immobilisé, stable et sans possibilité de se déplacer.
• L’ensemble des travaux de soutirage de la roche abattue et de l’installation du support terrain doivent être complétés dans un temps d’approximativement six heures.
• La machine doit comporter un système d’éclairage efficace permettant aux mineurs de travailler de façon sécuritaire.
• La machine doit posséder les équipements nécessaires pour se connecter à l’eau, l’air comprimé et l’électricité et de la mine. L’eau et l’air comprimé servent à alimenter les foreuses et l’électricité sert à alimenter le moteur électrique utilisé lors des travaux près de la face de travail.
• Les systèmes développés pour le soutirage de la roche abattue et l’installation du support terrain devront s’installer sur le transporteur articulé utilisé par Groupe Minier CMAC-Thyssen pour leur machine de forage long trou SPLH 2

 Paramètres dimensionnels

Les paramètres dimensionnels sont d’une importance primordiale. Ils sont le point de départ pour la conception des systèmes. Ceux-ci assurent le bon fonctionnement de la machine, le déplacement de la machine à l’intérieur d’une mine souterraine conventionnelle et l’installation des systèmes sur le transporteur sélectionné. Ils concernent les dimensions de la galerie et les dimensions du transporteur utilisé.
• Les dimensions typiques d’une galerie souterraine avec le conduit de ventilation, les tuyaux d’alimentation en eau et en air sont présentés à la figure 1-5. La hauteur de la galerie varie entre 4 et 5,5 mètres et la largeur entre 4 et 6 mètres.
• Les dimensions maximales admissibles pour la machine en déplacement sont illustrées par le rectangle de 2,5 mètres de hauteur et de 2 mètres de largeur sur la figure 1-5.
• Le rayon de braquage maximal admissible est de 6 mètres pour le rayon intérieur et de 12 mètres pour le rayon extérieur.
• Le transporteur avec les systèmes doit être en mesure de monter et descendre des pentes de 20% d’inclinaison.

Paramètres spécifiques au soutirage de la roche abattue

Afin d’atteindre l’objectif de réduction du temps, l’option considérée est de soutirer la roche en même temps que l’installation du support terrain, il faut donc que les deux systèmes soient le plus compacts possible. Les paramètres importants pour le soutirage de la roche abattue sont énumérés ci-dessous.
• Le soutirage de la roche doit se faire en simultané avec l’installation du support terrain.
• La capacité totale de soutirage du système doit être d’environ 75 m3/h.
• Le système pour le soutirage de la roche abattue doit être opéré par un mineur.
• L’option envisagée pour le soutirage de la roche est d’utiliser un système avec convoyeurs inspiré de celui des chargeuses à fonctionnement continu. Le convoyeur ou les convoyeurs doivent être d’une largeur de 305 à 457 mm (12 à 18 pouces). La figure 1-6 présente une chargeuse à fonctionnement continu.
• Le ou les convoyeurs doivent se décharger dans un camion de mine conventionnel. Le système doit être adaptable aux dimensions de plusieurs camions. Le camion pour le transport de la roche abattue sera du même type que le Caterpillar AD-30 présenté à la figure 1-7.
• Pour le soutirage de la roche, le système doit être composé d’un rouleau rotatif avec dents de type godet. Celui-ci doit être en mesure d’atteindre une distance de 2 mètres devant la machine et doit pouvoir écailler le plafond d’une galerie de 4, 5 mètres de hauteur.
• Le diamètre maximal des roches à soutirer est de 305 mm (12 pouces).
• Le système de convoyeur doit se soulever pour permettre à la machine de monter des pentes de 20% d’inclinaison.
• La pelle et le ou les convoyeurs doivent fonctionner à l’hydraulique. La pompe hydraulique doit être alimentée par un moteur électrique connecté à 1′ électricité de la mme et pouvmr être alimentée par le moteur diesel advenant que l’électricité ne soit pas accessible au site.
• Les dimensions typiques de la zone de roches abattues à soutirer après explosion sont présentées à la figure 1-8. Celles-ci dépendent de l’inclinaison de la galerie et de plusieurs paramètres difficiles à quantifier, les dimensions sont donc approximatives. Celles-ci ont été déterminées à partir de mesures prises sur le terrain.
• Le système doit se réaliser avec des méthodes et des équipements de fabrication conventionnels tel qu’utilisé dans les ateliers d’usinage typiques.

 Paramètres spécifiques à l’installation du support terrain

Le système pour l’installation du support terrain doit permettre l’installation du support  terrain typique à une mine souterraine de 1 ‘Abitibi-Témiscamingue. La solution envisagée est 1 ‘utilisation d’une nacelle travaillant en simultanée au-dessus du système de soutirage de la roche abattue. Les paramètres importants sont énumérés ci-dessous.
• Le système doit être composé d’une nacelle pouvant se déplacer sur l’ensemble de la zone à forer. La nacelle doit être de dimensions approximatives de 2,45 rn par 2,45 rn (8′ par 8′).
• Pour l’installation des ancrages, le système doit être composé d’un ou deux bras manipulateurs avec foreuses pneumatiques de modèle DHS développé par le Groupe Minier CMAC-Thyssen.
• Pendant les opérations d’installation des ancrages, la hauteur minimale entre le plafond de la galerie et le plancher de la nacelle doit être de 2,45 mètres (8’).
• La nacelle doit pouvoir se déplacer vers 1 ‘avant de 8 mètres, monter de 3 mètres et pivoter de 30° de chaque côté (60° total).
• Le chargement total que la nacelle devra supporter est estimé à 1800 kg.
• La nacelle doit fonctionner à l’hydraulique. Le système utilisera la même unité de puissance que le système pour le soutirage de la roche abattue.
• Le principal treillis utilisé pour la rétention des roches instables est de dimension 100 mm par 100 mm jauge 9 en feuille de 1,52 rn x 2,44 m.
• Les dimensions et les positions pour 1 ‘installation des ancrages sont présentées à la figure 1-9.
• Le système doit se réaliser avec des méthodes et des équipements de fabrication conventionnels tels qu’utilisés dans les ateliers d’usinage typiques

Table des matières

REMERCIEMENTS
LISTE DES FIGURES
LISTE DES TABLEAUX
RÉSUMÉ
ABSTRACT
LISTE DES SYMBOLES
CHAPITRE 1 INTRODUCTION
1.1 Description du projet
1.1.1 Présentation du projet
1.1.2 Mise en contexte et description de la problématique
1.2 Objectifs du projet
1.2.1 Objectif principal du projet
1.2.2 Objectifs spécifiques au projet de maîtrise
1.3 Structure du mémoire
1.4 Paramètres de conception
1.4.1 Paramètres généraux
1.4.2 Paramètres dimensionnels
1.4.3 Paramètres spécifiques au soutirage de la roche abattue
1.4.4 Paramètres spécifiques à 1 ‘installation du support terrain
1.5 Solutions élaborées
1.5.1 Séquence d’opération
1.5.2 Solutions pour le soutirage de la roche abattue
1.5.3 Solutions pour l’installation du support terrain
1. 5.4 Interaction des différents systèmes et analyse des solutions
1.6 Conclusion
CHAPITRE 2 INGÉNIERIE DU SOUTIRAGE DE LA ROCHE ABATTUE
2.1 Présentation de la solution retenue
2.2 Détermination des cas de chargement
2.2.1 Élaboration des cas de chargement
2.2.2 Détermination du cas de chargement 1
2.2.3 Détermination du cas de chargement 2
2.2.4 Forces de conception
2.2.5 Facteurs de sécurité
2.3 Sélection des composantes mécaniques
2.3.1 Balai mécanique
2.3.2 Bras télescopique
2.4 Conclusion
CHAPITRE 3 PRINCIPE DE SARRUTISATION
3.1 Avantages et désavantages des mécanismes Sarrut
3.2 Principe de Sarrutisation appliqué au bras télescopique
3.3 Revue de littérature
3.4 Conclusion
CHAPITRE 4 ANALYSE CINÉMATIQUE DU BRAS TÉLESCOPIQUE PAR L’APPROCHE STRUCTOMATIQUE
4.1 Objectifs de 1 ‘analyse cinématique du bras télescopique
4.2 Schémas et équations structomatiques du bras télescopique
4.3 Élaboration de l’outil structomatique pour l’analyse cinématique des mécanismes Sarrut
4.4 Programme structomatique pour l’analyse cinématique du bras télescopique
4.5 Résultats des analyses cinématiques et vérification des résultats
4.6 Espace de travail du bras télescopique
4.7 Conclusion
CHAPITRE 5 ANALYSE CINÉTOSTATIQUE DU BRAS TÉLESCOPIQUE PAR L’APPROCHE STRUCTOMATIQUE
5.1 Objectifs de l’analyse cinétostatique du bras télescopique
5.2 Schéma structomatique pour l’analyse cinétostatique du bras télescopique
5.3 Élaboration de l’outil structomatique pour l’analyse cinétostatique des mécanismes Sarrut
5.4 Programme structomatique pour l’analyse cinétostatique du bras télescopique
5.5 Résultats des analyses cinétostatiques et vérifications des résultats
5.6 Conclusion
CHAPITRE 6 COMPARAISON DE LA RIGIDITÉ
6.1 Vérification de la résistance des mécanismes
6.2 Comparaison de la rigidité des mécanismes
6.3 Conclusion
CHAPITRE 7 CONCLUSION ET PERSPECTIVES
BIBLIOGRAPHIE
RÉFÉRENCES
MÉDIAGRAPHIE

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