Lignes directrices et considérations pour les concepteurs de mines à ciel ouvert

Il est reconnu que certains des participants au cours du logiciel Deswik « Conception pour les métaux en fosse à ciel ouvert » peuvent être novices en matière de conception de fosse et avoir besoin de conseils sur la façon d'entreprendre une fosse à ciel ouvert.

Cet article a été écrit dans cet esprit et a été écrit spécifiquement pour vous aider dans la conception de fosses assistée par ordinateur, à savoir en fournissant des directives de conception géométrique. Il n'est pas destiné à être exhaustif en ce qui concerne la conception générale de la fosse et les principes d'exploitation.

N'oubliez pas que le logiciel aide le processus de conception et non la conception elle-même. La conception est contrôlée par l'ingénieur qui l'effectue.

Le contenu de ce livre blanc est destiné à servir de référence générale et est mis à disposition sous réserve que ni l'auteur, ni Deswik ne fournissent des conseils d'ingénierie minière, opérationnels ou professionnels.  

La conception des fosses est, par nature, dictée par des circonstances spécifiques au site, y compris les directives et la législation locales, ainsi que les recommandations des fabricants d'équipements. Bien que les informations contenues dans ce livre blanc aient été préparées avec soin et attention, ni Deswik ni l'auteur n'assument la responsabilité de l'exactitude et de l'exhaustivité des informations contenues dans le présent document. Il peut être incomplet ou inapplicable à vos circonstances particulières, à vos conditions ou aux résultats souhaités, aux types d'équipements ou à la réglementation locale en matière de sécurité minière. Les utilisateurs doivent faire preuve de compétence et de diligence lorsqu'ils utilisent les informations, et, s'ils ne sont pas qualifiés, l'utilisation de ces informations ne doit être faite qu'en collaboration avec un professionnel qualifié et expérimenté qui peut tenir compte de leurs besoins et de leurs résultats spécifiques, ainsi que de l'ensemble des circonstances et facteurs environnants. Deswik et l'auteur dégagent toute responsabilité résultant de votre utilisation des informations contenues dans ce livre blanc. Enfin, les éléments contenus dans ce livre blanc peuvent inclure des points de vue ou des recommandations de tiers, qui ne reflètent pas nécessairement ceux de l'auteur ou de Deswik.

Votre société dispose éventuellement d'un manuel de conception de routes de roulage/fosses.

Pour ceux qui ne disposent pas de manuel de conception ou ne disposent que de lignes directrices limitées, cet article apporte une aide dans le processus de conception d'une première fosse.

Les références (la plupart des téléchargeables à partir du Web) sont fournies à la fin de l'article pour plus d'informations.

L'objectif final de votre conception de fosse inclura probablement ce qui suit :

• Détermination des réserves de minerai
• Entrée dans un calendrier pour la planification de la durée de vie de la mine
• Fournir les indications nécessaires pour que l'excavation de la fosse soit détaillée et planifiée par les ingénieurs de conception à court terme.

Par conséquent, votre conception doit se concentrer sur :

• Efficacité opérationnelle (transport par camion, creusement et peut-être forage)
• Minimisation des coûts/maximisation de la valeur (moins de stériles, plus de minerai).
• Flexibilité de la planification (est-il pratique de planifier et de maintenir la productivité ?)
• Sécurité (n'intégrez pas les aléas et les risques dans la conception ! )

Attendez-vous à ce que le processus soit itératif : la conception peut avoir besoin de plusieurs tentatives pour parvenir à une conception finale satisfaisante. La conception peut nécessiter une approche ascendante, descendante ou une combinaison des deux.

Il faut jongler avec de nombreux facteurs concurrents et trouver de bonnes idées de conception. Vous serez plus rapide et développerez de meilleures conceptions avec de la pratique et de l'expérience. Vous familiariser avec les processus et une opération améliorera votre capacité à concevoir rapidement.

Sur le sujet de la sécurité : une bonne conception peut contribuer à la sécurité d'une opération. Une conception médiocre peut générer des risques inutiles en ce qui concerne la sécurité. En cas de dérogation aux principes de bonne pratique standard (par exemple, une double voie de roulage d'une largeur 3,5 fois plus grande qu'un camion), soyez prêt à défendre vos critères de conception lors d'une réunion de direction en cas d'accident ou même de décès dans la fosse.

La documentation de vos principes de conception et de votre raisonnement vous aidera, vous ainsi que les futurs concepteurs de fosses. En outre, prenez des notes d'exécution pendant les étapes de conception (ce qui aidera la documentation finale et recensera les étapes qui ont fonctionné et celles qui n'ont pas fonctionné).

Avant de commencer une conception de fosse, vous devez connaître les paramètres généraux de conception de fosse par type de matière et/ou domaine géotechnique, et plus précisément les paramètres suivants :

• Largeur de la berme
• Largeur de berme de sécurité et intervalles de placement (si demandé ou nécessaire)
• Angle de talus minier (angle de face de gradin)
• Hauteur de gradin
• Limites de l'angle entre les rampes (IRA)
• Limites d'angle de talus global (OSA)
• Largeur de la rampe
• Pente de rampe
• Largeur et pente de demi-tour en lacet
• Rayon minimal pour les courbes
• Distances d'arrêt des camions (chargés et déchargés - à des vitesses maximales autorisées ou réalisables)
• Besoins en planification du drainage, y compris les pentes de drainage pour les gradins et les bermes
• Largeur minimale d'exploitation - fond de fosse, extrémités de gradins, largeurs de recoupe par phases
• Largeur d'exploitation effective des gradins souhaitée.
• Éléments de sécurité nécessaires (par exemple, rampes de sécurité, etc.)
• Zones géotechniques à éviter pour le placement de rampes.

Connaissez également les hypothèses d'optimisation de la fosse (Whittle/Pseudoflow) :

• Comment l'angle de pente global (OSA) a-t-il été déduit ?
• Inclut-il un espace réservé dans le dessin de la fosse pour la rampe ? À quel stade de la conception, quelle largeur pour une rampe, combien de largeurs de la rampe intégrer dans une section de paroi ? Il peut arriver que les hypothèses d'optimisation de la fosse ne correspondent plus très bien aux paramètres de conception (par exemple, ajustement de l'emplacement de la rampe à l'OSA). Il sera donc difficile de suivre une telle enveloppe d'optimisation. En outre, en fonction des différences entre l'enveloppe d'optimisation de la fosse et la conception finale, il peut être nécessaire de réitérer l'étape d'optimisation de la fosse en utilisant les nouveaux paramètres OSA de la conception qui vient d'être terminée.
• Vérifiez les enveloppes d'optimisation de fosse que vous avez reçues pour baser votre conception dessus en ce qui concerne les « arêtes verticales ». Cela est dû au fait que le processus d'optimisation de la fosse a été exécuté sur un modèle de blocs qui n'a pas été étendu suffisamment pour englober l'enveloppe en cours de création. (C'est arrivé ! – si cela est constaté, retourner l'enveloppe à la personne chargée de l'optimisation de la fosse avec une demande polie de « correction et réexécution ».
• Vérifiez les pentes réelles de l'enveloppe d'optimisation de la fosse par rapport à l'OSA utilisée dans le processus d'optimisation. Il y a probablement une différence, appelée « erreur de pente ». Les valeurs des pentes d'optimisation entrées dans l'optimisation de la fosse peuvent ne pas être atteintes à l'aide des dimensions du modèle de blocs, car les pentes sont définies en reliant les centroïdes et les blocs sont alors « dedans » ou « dehors ». Une grande « erreur de pente » peut rendre impossible l'adaptation de l'enveloppe aux paramètres de conception de la fosse, car les pentes de l'enveloppe elles-mêmes peuvent être incorrectes. (Si cela est noté, en discuter avec la personne chargée de l'optimisation de la fosse, il peut être nécessaire de refaire le processus d'optimisation de la fosse avec des « hauteurs de dépendance » accrues, ou il peut être considéré comme acceptable de poursuivre la conception de la fosse).

Voici quelques éléments à prendre en compte dès le départ et à prendre en compte tout au long du processus de conception :

• En règle générale, la conception part du fond et progresse progressivement.
• Il peut arriver que vous deviez concevoir de haut en bas et trouver un moyen de réunir les deux conceptions. Cela se produira presque certainement lorsque vous aurez un point de sortie de fosse préféré pour une rampe.
• Consultez les conceptions précédentes pour voir ce que les concepteurs précédents ont imaginé
• Réfléchissez à l'endroit où la rampe devrait sortir du fond pour accéder aux zones plus élevées avec un déblayage minimal des stériles.
• Où la ou les rampes doivent-elles sortir au sommet de la fosse ?
• Dois-je disposer de plusieurs rampes pour plus de productivité et de sécurité (mais à quel coût de déblayage supplémentaire) ?
• Puis-je remblayer une zone avec des stériles pour éviter le transport vers une décharge de surface ?
• Puis-je utiliser le remblai pour accéder à une zone ?
• Puis-je placer une rampe dans une zone/une paroi qui aura une longue durée de vie et sera utilisée pour plusieurs phases/coupes (par exemple, la paroi d'un gisement stratiforme) pour laquelle il sera alors intéressant de construire des voies d'accès de bonne qualité (par exemple, une bonne base et une bonne sous-base routière) ?
• Certaines rampes peuvent être temporaires (par exemple, fournir un accès aux engins de forage et aux camions de minage ou un accès aux pompes et aux infrastructures, et pas seulement pour le transport)
• Réfléchissez aux implications de la planification si vous coupez l'accès à une zone avec une phase de conception ultérieure (la première zone doit être complètement exploitée avant que son accès soit coupé, ce qui peut entraîner des problèmes de planification).
• Enveloppes d'optimisation de la fosse en tranches à utiliser comme contour de guidage pour chaque gradin
• De même, vous pouvez disposer d'un modèle de tranche de minerai par blocs (codé en couleur pour la valeur ou la teneur) pour chaque gradin.
• Découpez les images géologiques importantes (zones de cisaillement, failles, dykes) par gradin pour une utilisation dans le processus de conception.
• Il vous faudra peut-être concevoir une coupe finale au fond (une « tranchée » d'excavation de minerai par une rétro-pelleteuse sans rampe d'accès, en se retirant de l'excavation par camions jusqu'à l'excavateur).
• Concevez les fosses et les rampes de sorte à minimiser les temps de trajet des camions chargés et minimiser les coûts de camionnage du point de vue de la maintenance ainsi que du point de vue de l'exploitation (et acceptez qu'il s'agit d'un compromis pour les trajets de retour des camions déchargés).

• Déterminez les conventions de site pour les couleurs et les types de lignes de conception des polylignes de la fosse. Par exemple, différentes couleurs et différents types de lignes pour les lignes de crête, les lignes de bord du sol, les lignes de paroi médiane, les lignes réelles d'arpentage (topographie) et les lignes de bord de rampe. Par exemple, vous pouvez utiliser des lignes en pointillés pour les pieds de talus, des lignes solides pour les crêtes et des lignes en tirets pour les lignes de conception à hauteur moyenne.

• Dans les grandes fosses profondes, une berme de sécurité (berme extra large) peut être nécessaire par intermittence (tous les six gradins, environ) et doit être d'une largeur permettant l'accès pour le nettoyage des déversements en coulée.

Au risque de me répéter, cet article traite de la conception des fosses assistée par ordinateur et de l'inclusion de la rampe dans cette conception. Il ne traite pas des détails de la construction, de la maintenance et de l'exploitation d'une rampe, sauf lorsque la conception de la fosse assistée par ordinateur a une incidence sur ces aspects. Cet article ne traite pas non plus des exigences de conception des voies de surface à grande vitesse. Un certain nombre de références à la fin de cet article peuvent être consultées pour ce type d'informations.

Un bon critère pour une bonne conception (et maintenance) des voies de transport est que l'opérateur doit être en mesure de quitter la plateforme de chargement et de se rendre au lieu de décharge, les pieds à plat au sol pendant tout le trajet (sauf lorsque les limites de vitesse de sécurité imposées sont atteintes).

Les exigences de conception pour la ligne de visée sur les courbes horizontales et verticales sont abordées, mais n'ont pas été examinées en détail dans cet article. Pour plus d'informations à ce sujet, voir USBM IC 8758 et Thompson (2015). La distance d'arrêt des camions (chargés en montée et déchargés en descente) doit toutefois être connue et prise en compte si les parois de conception de la fosse obstruent la vue panoramique. Notez que la « ligne de visée » peut également devoir tenir compte de la « vue » des lasers et autres capteurs utilisés dans la navigation autonome des camions (en particulier, cela peut poser problème à la sortie de la rampe de la fosse et un changement progressif de la pente de la rampe pour atteindre un niveau plat sera nécessaire).

Certains des éléments de conception énumérés ci-dessous changeront si des camions automatisés et/ou des systèmes de chariots assistés sont utilisés, car ils n'ont pas été pris en compte dans la liste de directives suivante.

Conception globale de la fosse à long terme vs conception opérationnelle

• Dans la conception de fosses à long terme, nous ne nous inquiétons généralement pas des détails opérationnels tels que le bombement et le dévers de la route, mais nous devons nous assurer que ces problèmes peuvent être résolus dans le cadre de notre conception au niveau opérationnel.
• Épaisseur de la chaussée : bien qu'il ne soit normalement pas nécessaire de prendre cela en compte dans la plupart des exercices de conception de fosses, dans de mauvaises conditions de sol (en particulier les sols tropicaux humides et profonds dégradés et les argiles), la profondeur de la chaussée pour une route correctement construite peut atteindre 3 m de profondeur. Il faudra en tenir compte dans la conception géométrique de la fosse (il faudra couper la route à un niveau plus bas que celui de la route telle qu'elle a été construite).

Pente de la rampe

• Vérifiez l'existence de lois ou réglementations contrôlant les pentes admissibles dans la juridiction locale de la mine (État/Provincial/Fédéral). Par exemple, les lignes directrices pour l'audit de la gestion du trafic DMIRS (DMIRS, 2016) d'Australie-Occidentale (DMIRS, 2016) disposent au point 3.5 : « Confirmez que les pentes des routes ne dépassent pas, dans la mesure du possible, 10 % ».
• Découvrez quel est la pente recherchée ou souhaitée par l'équipe d'exploitation.
• » Une pente de 10 % (1 sur 10) est une norme généralement acceptée en Australie pour les camions à benne rigides. Toutefois, en Amérique du Nord, une pente de 8 % (1 sur 12) est courante pour des raisons opérationnelles et de maintenance.

La pente de 10 % couramment utilisée peut entraîner des coûts de maintenance importants et non prévus. Pour beaucoup de nombreux

camions à entraînement mécanique (par exemple, un 793C Cat), une pente de 10 %, avec une résistance au roulement de 2,5 %, placent le camion dans une position de courbe de traction telle qu'en cas d'aberrations/variations mineures dans la surface de la route (par exemple, une bosse de 10 cm sur un empattement de 5,9 m, entraînant un changement de dénivelé de 1,9 % ), ou de variations de la charge, le camion recherchera un changement de rapport (retour au 1er rapport ou passage au 2e rapport). À une pente de 8 %, la vitesse du camion est juste au milieu de la plage du 2e rapport, de sorte qu'il peut mieux supporter les aberrations de la surface de la route.

Sur une rampe avec une pente de 10 % qui souffre des passages de rapport, les opérateurs devront verrouiller le camion au 1er rapport, ce qui aura alors un impact sur la vitesse moyenne globale.

Ce problème de changement de rapport et le besoin de gagner en puissance qui en résulte sont la cause probable d'une différence majeure de coût des composants, identifiée dans la figure 2. La durée de vie des composants des différentiels et des composants du « train roulant » (roulements,

freins, essieux, etc.) est réduite de moitié lorsque la pente de la rampe augmente de 8 % à 10 % (les coûts sont donc doublés et la disponibilité réduite).

• Si vous utilisez un camion électrique sans boîte de vitesses, ce problème de 8 %/10 % disparaît.

• L'utilisation d'une rampe de 8 % par rapport à 10 % entraînera probablement un taux de déblayage accru (ou une OSA différente pour l'optimisation de la fosse et donc une enveloppe de conception différente), mais les coûts d'exploitation des camions pour une fosse profonde (et donc les coûts miniers entrés dans l'optimisation de la fosse) avec une rampe de 8 % seront inférieurs (principalement en raison des coûts de maintenance inférieurs, car la vitesse plus élevée le long d'une rampe de 8 % est compensée par la distance de déplacement supplémentaire, ce qui se traduit par des temps de cycle similaires). Une analyse complète des scénarios de l'optimisation de la fosse, de la conception, de la planification et de l'établissement des coûts serait nécessaire pour déterminer ce qui est le plus rentable sur la durée de vie de la mine.

• En résumé, si vous connaissez le type de camion utilisé et la résistance au roulement d'une opération, vous devez prendre note des vitesses de changement de rapport dans la courbe de traction du camion et éviter une pente à régime stable qui entraînerait une vitesse « planant » autour d'un régime moteur impiquant un changement de vitesse. Évitez une telle pente pour les longs tronçons de rampe dans la conception. Par exemple, à la figure 3 ci-dessous, une rampe de 10 % avec une résistance au roulement de 2,5 % est indiquée par la ligne « 1 » (résistance totale = 10 % + 2,5 % = 12,5 % ) qui est proche du point de changement de vitesse, tandis que le centre de la deuxième position de rapport indiquée par la ligne « 2 » est d'environ 11 % au total, ce qui signifie que pour une résistance au roulement de 2,5 %, une rampe de 8,5 % à 9 % est un bon choix pour une rampe de dénivelé constant pour un 777D.

Les camions articulés à 6 roues motrices peuvent gérer des pentes plus élevées, disons 12 % (ou 1:8).

Les intersections des rampes doivent être planes avec des sections d'approche (longueur d'un camion) également planes. Notez que les lignes directrices pour l'audit de la gestion du trafic DMIRS (DMIRS, 2016) d'Australie-Occidentale (DMIRS, 2016) stipulent : « Les pentes supérieures à 2 à 3 % doivent être évitées » pour les intersections.

Ne pas concevoir de rampes d'accès à 12 % au gradin final dans les fosses utilisant des camions rigides. Certains concepteurs concevront une rampe de 12 % pour les deux derniers gradins dans une fosse, pensant que cela aidera à augmenter la récupération du minerai au fond de la fosse, pour une inefficacité minimale avec les camions. Toutefois, une rampe de 12 % entraînera deux conséquences imprévues :

a) Chargement léger des camions, car ceux-ci atteindraient autrement des conditions de stagnation sur les sections présentant une résistance élevée au

roulement.

(b) Chargement léger des camions en raison de l'augmentation des chutes de roches à l'arrière des camions en cas de tentative de chargement complet.

Laissez l'option de 12 % à l'appréciation de l'équipe d'exploitation lorsqu'elle atteindra le fond. Ne l'intégrez pas dans la conception à long terme.

La largeur est fonction du plus grand camion de la flotte de camions à utiliser, en particulier la largeur du camion.

Les recommandations de conception (Holman, 2006 ; DMIRS, 2016 - point 3.2, Kaufman W.W. et Ault J.C. 1977) pour la largeur minimale d'utilisation des routes sont les suivantes :

• = 3,5 fois la largeur du camion pour une rampe en ligne droite à 2 voies (voir l'exemple dans la figure 4)
• = 4 fois la largeur du camion pour les virages de rampe à 2 voies.
• = 2 à 2,5 largeur du camion dans les lignes droites et les virages à sens unique.

– Remarque ; ces recommandations proviennent de la circulaire 8758 du US Bureau of Mine Information (BIM) (Kaufman W.W. et Ault J.C. 1977), publiée en 1977.

Prévoyez un dispositif pour la banquette de sécurité - à un minimum de la moitié de la hauteur du pneu (voir l'exemple à la figure 4)

Lignes directrices d'audit, NB DMIRS (2016) , point 3.14 : « Toute banquette de protection doit être déterminée par une analyse des risques, mais

doit représenter au moins la moitié (50 à 66 % ) de la hauteur de roue du plus grand véhicule circulant sur cette route. »

Prévoyez un dispositif pour le drainage : sa largeur sera fonction des précipitations à traiter. Les drains sont généralement des fossés en V, avec des pentes latérales généralement de 3H:1V à l'intérieur par rapport au bord de la route et de 2H:1V à l'extérieur, avec une profondeur minimale de 0,3 m (ce qui donne une largeur de 1,5 m, voir l'exemple à la figure 6). Toutefois, la profondeur et la largeur sont fonctions de la pluviométrie et pourraient devoir être beaucoup plus grandes.

Des largeurs supplémentaires peuvent être nécessaires pour :

• Routes constamment humides et glissantes (mines tropicales humides)
• Conducteurs inexpérimentés (mines à taux de rotation élevé ; territoires miniers non traditionnels avec une main-d'œuvre locale nombreuse)
• Conditions de brouillard
• Érosion et glissement potentiel
• Possibilité d'ajouter une banquette de protection centrale pour la séparation du trafic.

Les 2 à 3 gradins inférieurs sont souvent conçus à une largeur de rampe unidirectionnelle. Dans ce cas, envisagez des aires de stationnement et de passage pour les camions en attente d'accéder à la pelle (sur les virages en lacet par exemple).

Direction du déplacement/direction des gradins en spirale

Lorsque cela est possible (et ce n'est pas toujours possible), concevez des rampes dans une fosse de manière à ce qu'elles soient dans le sens ascendant dans le sens des aiguilles d'une montre (lors du transport vers le haut).

• Cela permet aux camions (qui sont conduits à gauche) de monter chargés sur le front de taille le long dela paroi de la fosse. Le fait que la cabine du conducteur soit située en dehors de la route lui permet de repérer le bord de la route, ce qui est particulièrement important pendant le quart de nuit. Le fait que le camion chargé soit contre la paroi signifie que le poids est réduit sur les arêtes de rampe susceptibles de devenir moins stables. En outre, les pièces du camion tels que la direction, les roues, les essieux, les roulements et les freins sont plus susceptibles de tomber en panne à pleine charge et il est plus sûr de se trouver loin du bord de la fosse en ce qui concerne les mouvements non contrôlés en cas de telles défaillances.
• De toute évidence, les virages en lacet inverseront cette intention de conception, mais les camions continueront de fonctionner de manière à ce que le conducteur puisse facilement voir le bord de la route. Maximisez le temps/la distance qu'il faut aux camions se déplaçant dans le sens ascendant dans le sens horaire.
• Certaines mines, dans les pays qui utilisent des voitures avec conduite à gauche et qui conduisent donc du côté droit de la route, préféreront que les camions suivent la convention générale des règles de circulation (cela évite la confusion). Toutefois, il est toujours reconnu que cette pratique n'est pas aussi sûre que la conduite du côté gauche de la route, à tel point que certains pays pratiquant la conduite à droite échangeront la convention pour utiliser le côté gauche de la route dans leurs fosses à ciel ouvert, afin d'augmenter la sécurité.

Facteurs géotechniques

Parlez à l'ingénieur géotechnique. Connaître les risques géotechniques. En particulier, les zones de cisaillement faibles et à risque élevé de défaillance sont à éviter en installant une rampe.

La jonction dans une zone peut entraîner la perte régulière des crêtes de rampes qui s'y trouvent, ce qui nécessite une largeur supplémentaire dans la rampe pour des raisons de sécurité.

Virage en lacet/largeur et pente de la courbe

Les virages en lacet doivent être conçus avec un rayon intérieur de virage de rampe afin de donner un rayon intérieur minimum de trajet des pneus correspondant à au moins 150 % du rayon minimal intérieur de dégage du cercle de braquage du camion utilisé dans la fosse. (Voir la figure 7 pour la définition).

Les virages en lacet plats sont préférables. Mais vérifiez toujours qu'ils disposent d'une marge de manœuvre suffisante sur la voie interne. Les virages en lacet à plat fournissent la charge la plus faible sur le train d'entraînement du camion, et dans un camion à entraînement mécanique, ils entraînent probablement toujours un changement de rapport, mais ils sont au moins assez peu destructeurs.

Si un virage en lacet est conçu en pente, la pente sur le rayon de la courbe interne de la banquette de protection doit être fixé à un gradient plus plat que le dénivelé de rampe de 2 à 3 % pour compenser la résistance accrue au roulement de la courbe.

• Réfléchissez à la façon dont un camion chargé va surmonter les difficultés de tout changement de virage en lacet.
• La géométrie d'un virage en lacet graduel entraînera toujours des changements de rapport tout simplement parce qu'il n'est pas possible d'avoir une déclivité constante sur les deux roues motrices.

Dans la mesure du possible, il faut concevoir des virages en lacet coïncidant avec un berme, afin que le rayon de virage soit augmenté sans pénaliser plus que nécessaire le taux de déblayage des stériles.

La largeur d'un virage en lacet est généralement augmentée de 0,5 à 1,0 largeurs de camion par rapport à la largeur des sections droites de la rampe. Cela permet d'éviter les collisions de parties en surplomb des camions.

Dans la pratique, ces dvirages en lacet plats seront augmentés avec une surélévation ou un taux de descente transversal d'au moins 2 % pour le drainage.

Une courbe de rayon plus grande peut être beaucoup plus efficace sur le plan opérationnel qu'un virage en lacet brusque, en particulier pour les rampes à longue durée de vie. Utilisez le plus grand rayon possible et gardez-le constant et régulier.

Notez que les courbes mal conçues entraînent des temps de cycle plus lents et des coûts globaux plus élevés.

Un exemple de tous les éléments de conception nécessaires pour un virage en lacet est présenté à la figure 8.

Ligne centrale vs ligne de bord la plus courte

Par défaut, utilisez l'option de la ligne de bord la plus courte dans la conception de la rampe à 2 voies. L'utilisation d'options de conception basées sur les lignes centrales autour des courbes et des virages en lacet peut entraîner des pentes extrêmement élevées sur les voies intérieures des rampes de transport doubles. (voir https://www.linkedin.com/pulse/truck-says-centre-line-gradient-ramp-designs-julian-poniewierski/).

L'option de ligne centrale peut être utilisée dans la conception de rampes à voie unique (bien qu'il soit encore préférable de considérer le rayon intérieur du trajet des pneus comme pente de conception).

Routes droites/parois droites

Gardez les rampes et les parois droites ou au moins avec des courbes douces. Lors de la conception d'une fosse et des enveloppes d'optimisation de celle-ci, les projections élargies peuvent commencer à présenter des « instabilités » et des « déformations », afin de les redresser ou de les lisser avant de poursuivre le processus de conception, comme le montre la figure 9.

Intersection rampe-berme

Concevez des lignes de crête et de pied pour une intersection rampe-gradin qui reflète la réalité d'une opération. Il est recommandé d'augmenter la largeur de la rampe de manière à ce qu'elle permette d'accéder à un berme.

Autres considérations de sécurité des rampes

Un certain nombre de problèmes de sécurité liés à la conception ont déjà été discutés.

« Un système sûr reconnaît que les humains sont faillibles, que les erreurs sont inévitables et que lorsqu'elles surviennent, le système routier (de transport minier) tient compte de ces erreurs afin de minimiser le niveau de risque associé au risque » (Thompson, 2015).

Certaines questions de sécurité supplémentaires à prendre en compte dans la conception de la rampe de fosse sont les suivantes :

• Les distances d'observation le long de la rampe doivent TOUJOURS être supérieures à la distance d'arrêt (règle générale : utilisez deux fois la distance d'arrêt). Le problème sera les obstacles sur la rampe dans la même voie que le trajet du camion, tels que des équipements en panne (camions, niveleuses, véhicules de passagers, etc.) ou une grande chute de rochers pouvant détruire un puisard !
• En particulier, les virages et les crêtes (voir figure 10) doivent être conçus de manière à ce que les opérateurs de machines soient en mesure de voir et d'éviter les risques lorsqu'ils se déplacent à des vitesses de fonctionnement normales
• Les intersections doivent être aussi planes que possible et ne doivent pas être construites au sommet des rampes.
• Les courbes horizontales serrées doivent être évitées en haut et en bas des rampes.
• Pour maximiser la sécurité, les virages et les crêtes doivent être conçus de manière à ce que les opérateurs de machines soient en mesure de voir et d'éviter les risques lorsqu'ils se déplacent à des vitesses de fonctionnement normales.

Autres considérations de planification

Une rampe permettant d'accéder à un gradin à mi-chemin de sa longueur permettra d'exploiter sur au moins deux fronts, dans des directions opposées, ce qui augmente le taux d'exploitation du gradin. Si des gradins de taille très élevée sont présents dans une opération de recoupe, un tel positionnement de la rampe aidera à améliorer la productivité.

• Près de la décharge – pour minimiser le transport des stériles ? Le tonnage des stériles est susceptible d'être beaucoup plus élevé que le tonnage de minerai.
• Près de l'usine - pour minimiser le transport du minerai ?
• Deux sorties ? Une pour les stériles et une pour le minerai ?

Sur un terrain accidenté ou montagneux, si une rampe est placée dans une paroi située sur le versant amont, ou en dessous du versant le plus raide, une quantité importante de striles sera ajoutée à votre conception. Dans la mesure du possible, la rampe est située en descente ou sous la plus basse élévation du relief.

Trois problèmes à considérer :

• Largeur minimale du fond de la fosse,
• Largeur minimale d'étape de fosse
• Zone spécifique dans une largeur d'accès à un gradin - extrémités de gradins, etc.

La géométrie fournit le nombre relatif et la productivité des zones de travail disponibles

Quel est le cercle de virage du camion ? Quel est le rayon de basculement de la pelle ?

• Une largeur minimale d'exploitation suggérée (fond de fosse) = cercle de virage du camion + largeur de la berme de sécurité
• Autre = cercle de rotation d'une pelle + largeur de rampe + largeur de berme de sécurité
• Une largeur minimale de gradin suggérée = rayon de basculement d'une pelle + cercle de virage d'un camion + largeur de la berme de sécurité. Le doublement de ce nombre permettra de disposer de deux faces de travail dans le gradin de recoupe.
• Un camion doit être capable de déblayer une chargeuse à pleine accélération.

Y a-t-il de la place pour l'espace de travail et une rampe de déviation temporaire ? (permettant l'exploitation de plusieurs gradins de découpe ? Ou en le désignant comme une zone minière à gradin unique).

Limites de largeur de godet/portée du godet ?

Des tirs de finition sont-ils utilisés et à quelle largeur ? Peut devoir être ajouté à la largeur de l'espace de travail lors du tir primaire dans un gradin.

Un calcul approprié de la taille des espaces de travail peut être effectué en déterminant et en additionnant les zones sûres et efficaces nécessaires pour toutes les activités associées dans la fosse, comme le montre la figure 11.

Certaines personnes préfèrent les parois en sections droites (remarque : elles sont plus faciles à agencer, à abattre et à creuser).

Certaines personnes préfèrent les parois incurvées et lisses (remarque : peut être relativement facile à réaliser dans des matériaux oxydés, mais comment abattre une paroi incurvée dans de la roche dure ? L'espacement des trous de dynamitage peut être de plus de 5 mètres, votre courbe est donc en fait un ensemble de lignes droites).

En général, vous devez concevoir la fosse finale en premier, puis traiter les étapes précédentes. Peut nécessiter des itérations, à mesure que les synergies potentielles entre les étapes sont comprises.

Examinez si des sections de la rampe finale actuelle peuvent être utilisées pour l'une des étapes précédentes.

Est-il possible de séparer les interactions entre les étapes en concevant en alternance les étapes successives sur les côtés opposés de la fosse ?

La planification par étapes peut-elle être conçue pour permettre le remblayage à l'intérieur de la fosse, en évitant de transporter tous les stériles à la surface ?

Une « rampe de lancement » pour un portail souterrain est-elle nécessaire, et à quelle étape de l'exploitation minière un tel accès sera-t-il nécessaire ?

Évitez les intersections de triangles fins ou les « coins » entre le bord d'une étape et le bord d'une étape suivante ou de la fosse finale (voir la figure 12). Il peut être dangereux de creuser celles-ci.

Parlez à l'équipe géotechnique. Il peut être souhaitable d'utiliser une étape interne pour tester et expérimenter des paramètres de pente plus accentués avant de s'engager dans une conception finale. L'analyse rétrospective des ruptures de pentes à un stade précoce de la mine fournira une compréhension plus fiable des limites de stabilité des pentes.

L'utilisation de rampes d'exploitation sous des pentes ravinées ou des bermes remplies d'éboulis en raison de la recoupe progressive n'est pas recommandée. Il existe un risque inhérent pour la sécurité ou un coût financier lié à l'utilisation de petits équipements pour nettoyer les bermes. Si le problème ne peut pas être planifié ou conçu, il est nécessaire de placer des bermes de captage à grande échelle. L'une des solutions consiste à concevoir une rampe « surdimensionnée » dans les étapes internes, comme l'utilise Cadia (Mumme et Pothitos, 2006). Il s'agit de concevoir la rampe de manière à ce qu'elle soit une combinaison de « bermes de capture et d'une rampe afin de maximiser le gain de temps offert par la capacité de rétention, de permettre la flexibilité de la planification et d'éliminer le risque d'accès aux bermes normales pour le déblaiement en tenant compte des imprévus » (Mumme et Pothitos, 2006).

Assurez-vous que les dimensions des étapes minières permettent une utilisation efficace des équipements.

Une étape est-elle suffisamment large pour permettre la mise en place d'une rampe temporaire afin de permettre l'exploitation minière de plusieurs gradins dans cette étape ? Sinon, il faudra exploiter toute une mine avant l'exploitation de la mine suivante, ce qui réduira considérablement la capacité d'exploitation de la mine.

Existe-t-il des exigences de conception pour établir une stratégie réussie d'assèchement de la fosse ?

Examinez la carte du terrain et la conception pour que le drainage des eaux de surface soit maintenu à l'écart de la fosse.

Dans les environnements à forte pluviosité, il est recommandé d'utiliser des gradins et des bermes en pente (les dernières versions du logiciel incluent cette option dans les outils de conception). Une pente de 3 % semble bien fonctionner (par exemple à Lihir).

Réfléchissez à l'endroit où les puisards et les drains peuvent être placés, et si des modifications de conception sont nécessaires pour y remédier. Il est courant de localiser un puisard à l'extrémité d'un drain, au niveau d'un lacet, et de permettre un accès en toute sécurité à ce puisard pour la maintenance de la pompe.

Réfléchissez à la manière dont un captage d'eau pourrait être établi au début du développement de la fosse.

Colorez les triangles de surface selon le pendage (Draw | Solids | Triangle Slope Markers) Cela mettra en évidence les zones qui peuvent ne pas être spécifiées. (voir exemple dans la figure 13)

Découpez une série de contours rapprochés - tous les 1 m - et inspectez les contours pour voir s'il y a une aberration de triangulation (voir l'exemple à la figure 14), en particulier avec les rampes où les contours doivent être parallèles sur les lignes droites et systématiques dans les changements ailleurs. (Draw|Solids|Slices: Plan/Fixed Spacing/Increments = 1.0/Data Extents)

Faites pivoter les conceptions en 3D pour confirmer que toutes les apparences sont correctes.

Comparez les tonnes de minerai et de stériles à l'enveloppe d'optimisation de la fosse. Fournissez des commentaires à la personne/équipe chargée de l'optimisation des fosses.

Voici l'arrangement à privilégier lorsque c'est possible :

Il s'agit de l'arrangement le moins préféré (mais il peut être inévitable en raison de changements de lacets)

Il s'agit de l'arrangement le moins préféré (le moins sûr) :

Un exemple d'embouteillage de camions sur une rampe :

Dans le cadre de la préparation de ces notes, je tiens à remercier les collègues suivants de l'industrie pour leurs analyses, leurs suggestions positives et leurs explications pertinentes :

• Steve Franklin, consultant principal, Cement & Aggregate Consulting
• Bob Harris, consultant technique indépendant, Project Definition Pty Ltd.
• Chris Dunbar, surintendant de la production minière, Premier Coal Limited.
• Jeremy Stone, surintendant des opérations minières, Ambatovy JV.
• « Équipe Deswik » - mes collègues de consulting senior qui ont apporté des ajouts précieux à ces notes.

DMIRS, 2016, « Traffic management audit – guide », ministère des Mines, réglementation et sécurité de l'industrie, gouvernement de l'Australie-Occidentale, 27 janvier 2016, page 37. téléchargeable à partir de :

http://www.dmp.wa.gov.au/Documents/Safety/MSH_AuditGuide_TrafficManagement.pdf

Holman. 2006. « Caterpillar Haul Road Design and Management », présentation téléchargeable à partir de : http://www.directminingservices.com/wp-content/uploads/2010/06/CAT-Haul-Road-Design.pdf

Jordaan, J.T. 2011. Détermination des capacités d'exploitation des stériles pour les mines à ciel ouvert, dans Y Potvin (ed.), Proceedings of the Fourth International Seminar on Strategic versus Tactical Approaches in Mining, Centre australien de géomécanique, Perth, pp. 339-346. téléchargeable à partir de l'adresse suivante : https://papers.acg.uwa.edu.au/p/1108_27_Jordaan/

Kaufman W.W. et Ault J.C. 1977. Design of surface mining haulage roads – a manual. Département de l'Intérieur des États-Unis, Bureau des mines, circulaire d'information 8758. téléchargeable à partir de l'adresse suivante : https://www.osmre.gov/resources/library/ghm/haulroad.pdf

Mumme, A. and Pothitos, F. 2006 Cutback Optimisation and Implementation. 2nd International Seminar on Strategic vs Tactical Approaches in Mining, Perth, section 23.

Tannant, DD and Regensburg, B. 2001, Guidelines for Mine Haul Road Design. (University of British Columbia : Kelowna, B.C. Canada). 115 pp, téléchargeable à partir de :

https://www.researchgate.net/profile/Dwayne_Tannant/publication/277759950_Guidelines_for_Mine_Haul_Road_Design/links/5584333f08aeb0cdaddbb03d/Guidelines-for-Mine-Haul-Road-Design.pdf

Thompson, 2015. « Principles of Mine Haul Road Design and Construction », notes de cours, 156 pp, téléchargeable à partir de l'adresse suivante :

http://mineravia.com/yahoo_site_admin/assets/docs/Principles_of_mine_haul_road_design_and_construction_v5_Sep_2015_RJTs.28192929.pdf