Soutenance mémoire
LA CARRIERE ALZO
La carrière ALZO, Calcinor SA, est située en Espagne, au pays basque, au sud de San Sébastien. C’est un gisement de calcaire probablement récifal à fort pendage dont l’utilisation principale est la production de chaux. Cette exploitation, dont les réserves sont limitées, a besoin de réduire au maximum la production de fine (0-30 mm) car les débouchés ne sont pas satisfaisants et de plus la mise en décharge pose des problèmes d’environnement. La carrière compte 15 employés répartis sur deux postes, deux chefs de poste ; un chef de carrière et un ingénieur de production qui s’occupe également des autres installations de la carrière (usine de préparation de la chaux, unité de préparation des granulats). Le poste du matin est consacré à la foration avec trois machines, une foreuse hydraulique à marteau fond de trou pour les mines verticales, deux crawls pneumatiques pour les mines horizontales. Lorsqu’il y a un tir sur la carrière, une fois par semaine environ, l’équipe de foreur, le chef de poste et le chef de carrière sont chargés de sa réalisation. Pour le chargement en carrière, deux chargeuses identiques sont utilisées : il peut donc y avoir mélange entre tir dans la trémie d’alimentation du concasseur primaire. Le transport vers le concasseur primaire est réalisé avec trois tombereaux de 60 tonnes et un tombereau de 35 tonnes. Au niveau du concasseur primaire, un agent est chargé de la surveillance de l’installation et de son bon fonctionnement. Sur le poste de l’après midi, une seule chargeuse est utilisée et le concasseur primaire est alimenté par deux tombereaux.
LA FORATION
Le calcul des coûts réels de foration nécessite la prise en compte de nombreux paramètres: consommation en gas-oil, outil de foration, consommables, entretien, amortissement de la machine, main d’œuvre… Il est rare, et également impossible, que cette information soit recueillie sur un mode tir par tir. Nous devons donc définir nos unités d’œuvres de manière plus simple. Il est certain qu’une affectation des heures de foration par machine et par tir est tout à fait envisageable ce qui correspondrait aux séquences de production suivantes: FORATION, affectation (n° du tir), type et numéro de la machine, durée de la séquence, volume total du tir. Il pourrait y avoir plusieurs séquences par tir si le travail est fractionné et/ou effectué par plusieurs machines. Cette affectation des heures doit être totalement rigoureuse et l’on doit exclure par exemple les heures de transfert pour effectuer une comparaison objective des tirs. Dans le cas des carrières ALZO et DMD, cette information n’est pas collectée. Nous devons donc nous contenter des informations contenues dans les fiches de tir, c’est à dire le linéaire de foration hors sur-profondeur. Cette donnée est très objective mais a tout de même l’inconvénient de ne pas tenir compte des caractéristiques locales du matériau (altération, faille,…). Pour être également plus objectif dans notre comparaison des tirs, il faudra distinguer pour chaque tir les différents diamètres de foration utilisés mais aussi la foration sub-horizontale et la foration sub-verticale où les rendements sont différents.
GESTION DES DONNEES FRAGSCAN
L’information minimum que l’on peut attendre du système Fragscan est que, pour chaque photo prise, la date et l’heure de prise de vue soit conservées, ainsi qu’un vecteur en surface cumulé (pixels) correspondant à chaque dimension de « tamis » utilisé. Connaissant la surface totale de l’image on peut aisément transformer ce vecteur en % de surface attribué à chaque classe granulométrique préétablie. En plus de cette information, sont également conservés le vecteur des classes granulométriques et le type de camion car la distance Caméra-Surface et le rapport d’échelle peuvent varier (voir chapitre 2). La prise de vue est déclenchée automatiquement par des capteurs (carrière ALZO) ou manuellement par un opérateur (carrière DMD). L’affectation à un tir est tout à fait possible mais ne présente pas un caractère d’obligation. Sur la carrière DMD, le brigadier (chef d’équipe) met à jour en temps réel l’affectation des images Fragscan par contre sur la carrière ALZO les données sont enregistrées sans affectation à un tir. Sur la carrière DMD, il n’y a donc pas de difficulté pour sommer les « images » Fragscan, après en avoir vérifié la qualité, afin d’obtenir un vecteur en % de surface en fonction des classes granulométriques et ce, pour chaque tir. Sur la carrière ALZO le problème est plus complexe par l’arrivée de matériau en provenance de plusieurs tirs à la fois. Nous avons défini, au sous-chapitre concernant le transport, des séquences de transports élémentaires. Nous allons compléter les séquences de production élémentaires par une information sur la présence du camion dans l’aire de déchargement, début et fin. Avec un peu de chance, on peut supposer que la prise de vue Fragscan est déclenchée dans cette plage de temps. Malheureusement les horloges des PCs qui déterminent l’heure de prise de vue Fragscan et les plages de présence de camion dans l’aire de déchargement n’étaient pas toujours synchronisées et les échelles de temps se sont « dilatées » de manières différentes. Si on suppose que la « dilatation relative » des échelles de temps est faible sur une journée (quelques secondes au maximum) alors il suffit de décaler l’échelle de temps de Fragscan pour obtenir une synchronisation des plages de présence de camion dans l’aire de déchargement et des images Fragscan sur une journée.
LE TAMISAGE MANUEL
C’est la méthode traditionnelle et normalisée (AFNOR, CE) pour mesurer une granulométrie. Elle est rarement employée sur les produits d’abattage à l’explosif en raison du volume d’échantillon à sélectionner mais plutôt en aval du process dans les installations de concassage. Le principe est simple, on choisit d’abord les n tamis qui vont servir au tracé du graphique. Ces tamis ont des dimensions qui sont en général choisies pour être équidistants dans l’échelle logarithmique des diamètres par exemple 1; 2; 5; 10; 20; 31,5; ….. soit 0; 0.3; 0.6 … en LOG D. On réalise ensuite les opérations de tamisage de l’échantillon en partant du tamis ayant le plus grand diamètre. On pèse pour chaque tamis la masse de refus. On obtient donc en premier lieu « une courbe » en refus par tamis qu’il est aisé de transformer en « une courbe » en passant cumulé. On peut ensuite tracer cette courbe granulométrique dans un diagramme semilogarithmique (LOG D) à qui l’on préfère parfois un diagramme LOG-LOG. Le choix de l’échelle logarithmique, pour les diamètres, peut être discuté mais il s’agit d’un changement de variable qui permet de représenter et comparer des granulométries très dissymétriques.
LE TEST LATHAM
Ce test a été proposé lors du congrès Fragblast 6 (Johannesburg, Afrique du sud, Août 1999). Il a été imaginé par J.P. Latham, enseignant spécialisé en exploitation des carrières à la Royal School of Mines (Londres). Il s’agit de comparer la granulométrie réelle d’un échantillon avec celle fournie par un système de mesure par analyse d’image. Les dix échantillons testés en aveugle répondent tous à une courbe parfaite de Rosin-Rammler et l’on connaît le rapport d’échelle des photographies à la réalité. Le coefficient d’uniformité n varie de 0,5 à 1,75 et le diamètre caractéristique Xc de 20 à 65 mm. Plusieurs systèmes d’analyse d’image ont été testés dont Fragscan. Le résultat pour le système Fragscan est donné en figures 2.3.1.b et 2.3.1.c. Ce que l’on peut dire des résultats de ce test, c’est que pour le coefficient n (étalement de la courbe) les valeurs sont très différentes mais la relation d’ordre est strictement conservée. Pour le diamètre caractéristique Xc (point d’inflexion de la courbe granulométrique), à n constant, la relation d’ordre est également conservée. A mon avis, l’écart entre réalité et le résultat du système Fragscan est dû à un modèle inadéquat de passage de la mesure en surface (pixels) au résultat granulométrique exprimé en pourcentage de masse. Pour valider l’utilisation que nous allons faire de Fragscan et indiquer des directions d’améliorations éventuelles du système Fragscan, un calcul en nombre de blocs a été réalisé. A partir des résultats intermédiaires du système Fragscan, pourcentage cumulé de surface en fonction du diamètre, le modèle utilisé est un modèle en carré (un bloc de diamètre D occupe une surface D*D). A partir des données de l’échantillon réel, dont on connaît l’équation de Rosin-Rammler (en masse), on prendra alors un modèle cubique (un bloc de diamètre D a un volume de D*D*D). On supposera une densité de 2,7 et un poids total de l’échantillon de 200 kg. La surface vue d’un bloc sera de D*D. On suppose que les blocs les plus importants sont vus en priorité.
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Table des matières
0. INTRODUCTION
1. ACQUISITION ET STRUCTURATION DES DONNEES
1.0. INTRODUCTION
1.1. DESCRIPTION DES EXPLOITATIONS
1.1.1. LA CARRIERE DMD
1.1.2. LA CARRIERE ALZO
1.2. LES ELEMENTS ECONOMIQUES
1.3. INTEGRITE DE L’INFORMATION PAR TIR
1.4. OBTENTION DE L’INFORMATION PAR SEQUENCE
1.4.1. LA FORATION
1.4.2. LE MINAGE
1.4.3 LE TRANSPORT
1.4.4. LE CHARGEMENT
1.4.5. LE CONCASSAGE PRIMAIRE
1.5. RECAPITULATIF
1.6. QUALITE – EXHAUSTIVITE
1.7. POSITIONNEMENT
1.8. GESTION DES DONNEES FRAGSCAN
1.9. GESTION DES DONNEES TECHNIQUES DE TIR
1.10. BIBLIOGRAPHIE
2. MODELISATION DES DISTRIBUTIONS GRANULOMETRIQUES
2.0. INTRODUCTION
2.1. MESURE DE LA GRANULOMETRIE
2.1.1. LE TAMISAGE MANUEL
2.1.2. LA MESURE EN NOMBRE
2.1.3. LA MESURE A LA FICELLE
2.1.4. LA MESURE PAR ANALYSE D’IMAGE
2.2. MODELES USUELS
2.2.1. MODELISATION DES COURBES GRANULOMETRIQUES
2.2.2. « LOIS » DE FRAGMENTATION
2.3. L’OUTIL FRAGSCAN-CAMION
2.3.1. LE TEST LATHAM
2.3.2. LES BIAIS
2.3.3. MODELE EN SURFACE OU MODELE EN VOLUME
2.4. CHOIX D’UN MODELE GRANULOMETRIQUE
2.4.1. LES HYPOTHESES DE LA MODELISATION
2.4.2. LE MODELE GRANULOMETRIQUE
2.5. ANALYSE DES GRANULOMETRIES
2.5.1. CORRECTION DE L’EFFET DE TRONCATURE
2.5.2. ESSAI SUR DES GRANULOMETRIES REELLES
2.5.3. ILLUSTRATION DU MODELE FRAGSCAN-BIS
2.5.4. UN ESSAI D’INTERPRETATION
2.6. DU MODELE GRANULOMETRIQUE AU MODELE ENERGETIQUE
2.7. LES RESULTATS DU MODELE GRANULOMETRIQUE
2.7.1. CARRIERE ALZO
2.7.2. CARRIERE DMD
2.8. LES RESULTATS DU MODELE ENERGETIQUE
2.8.1. CARRIERE ALZO
2.8.2. CARRIERE DMD
2.9. BIBLIOGRAPHIE
3. INCIDENCE DE LA GRANULOMETRIE SUR LES FLUX ET LES COUTS D’EXPLOITATION
3.0. INTRODUCTION
3.1. CALCUL DES PARAMETRES ECONOMIQUES
3.1.1. LES COUTS DE PRODUCTION
3.1.2. CALCUL DES FLUX MOYENS
3.1.3. LA VALEUR D’UN STOCK ET LA VALEUR AJOUTEE
3.1.4. CALCUL DES FLUX « INSTANTANES »
3.1.5. LE DIAGRAMME FLUX-COUT-FRAGMENTATION
3.2. LA FORATION ET LE MINAGE
3.2.1. INTRODUCTION
3.2.2. CARRIERE ALZO
3.2.3. CARRIERE DMD
3.3. LE CYCLE CHARGEMENT-TRANSPORT-CONCASSAGE PRIMAIRE
3.3.1. INTRODUCTION
3.3.2. CARRIERE ALZO
3.3.2.1. DONNEES GLOBALES TIR PAR TIR
3.3.2.2. UTILISATION D’UN RESEAU DE NEURONES
3.3.2.3. LE RESEAU DE NEURONE POUR LA CARRIERE ALZO
3.3.2.4. SIMULATIONS POUR LA CARRIERE ALZO
3.3.3. CARRIERE DMD
3.3.3.1. LES DONNEES BRUTES
3.3.3.2. LE RESEAU DE NEURONE POUR LA CARRIERE DMD
3.3.3.3. SIMULATION POUR LA CARRIERE DMD
3.4. BIBLIOGRAPHIE
4. GEOLOGIE, PARAMETRES DE TIR ET DEGRE DE FRAGMENTATION DES ROCHES
4.0. INTRODUCTION
4.1. DONNEES GEOLOGIQUES
4.1.1. INFLUENCE DES DISCONTINUITEES GEOLOGIQUES
4.1.2. INFLUENCE DU TYPE DE ROCHE
4.2. PARAMETRES DE TIR
4.2.1. LA CHARGE SPECIFIQUE
4.2.2. LA GEOMETRIE DU TIR
4.2.3. L’AMORCAGE
4.3. METHODOLOGIE PROPOSEE
4.3.1. CALCUL DES INDEX DE TIR
4.3.1.1. LA CHARGE SPECIFIQUE
4.3.1.2. LA FLECHE
4.3.1.3. LA SEQUENCE D’AMORCAGE
4.3.1.4. LE NOMBRE DE RANGEES
4.3.1.5. LES MINES DE PIEDS
4.3.1.6. LA POSITION DE L’AMORCAGE
4.3.1.7. INDEX DE REPARTITION
4.3.2. CHOIX D’UN INDEX GEOLOGIQUE
4.3.3. REMARQUES SUR LE CHOIX DES INDEX
4.4. UTILISATION D’UN RESEAU DE NEURONES
4.5. PRESENTATION DES RESULTATS ET SIMULATIONS
4.5.1. LA CARRIERE ALZO
4.5.1.1. LA CHARGE SPECIFIQUE
4.5.1.2. L’APPRENTISSAGE
4.5.1.3. LA VALIDATION
4.5.1.4. SIMULATIONS
4.5.1.4.1. LA SEQUENCE D’AMORCAGE
4.5.1.4.2. L’ENERGIE, VARIATION DE LA CHARGE SPECIFIQUE
4.5.1.4.3. LA MAILLE
4.5.1.4.4. LA DIRECTION DU TIR
4.5.1.4.5. RECAPITULATIF
4.5.2. LA CARRIERE DMD
4.5.2.1. LA CHARGE SPECIFIQUE
4.5.2.2. L’APPRENTISSAGE
4.5.2.3. SIMULATIONS
4.5.2.4. LE NOMBRE DE RANGEES
4.5.2.5. LES MINES DE PIED
4.5.2.6. LA CHARGE SPECIFIQUE
4.5.2.7. LA DIRECTION DU TIR
4.5.2.8. RECAPITULATIF
4.6. BIBLIOGRAPHIE
5. CONCLUSIONS ET PERSPECTIVES
5.1. LA DEMARCHE
5.2. LES RESULTATS
5.2.1. LA CARRIERE ALZO
5.2.2. LA CARRIERE DMD
5.3. PERSPECTIVES
5.3.1. VERS UN MODELE GRANULOMETRIQUE MULTIMODALE
5.3.2. UTILISATION DES CARACTERISTIQUES INTRINSEQUES DES ROCHES
5.3.3. PERSPECTIVES GENERALES
5.4. BIBLIOGRAPHIE
6. ANNEXES
7. RESUME
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