LA MINE SANS MINEURS DE FOND

À l'exemple de Rio Tinto, les géants miniers veulent automatiser l'exploitation de leurs mines. Objectif ? Contrer le déficit chronique de main-d'oeuvre, gagner en productivité et réduire les coûts.

Sous le soleil de plomb, le ballet des tombereaux est incessant. Les cinq 930E de Komatsu, des monstres de huit mètres de hauteur, à plusieurs millions d'euros l'exemplaire, chargent chacun près de 300 tonnes de minerai de fer. Pelles, chargeurs et autres bulldozers du constructeur japonais excavent sans répit ce minerai. Un scénario banal dans une mine à ciel ouvert comme celle de West Angelas, située dans le désert australien de la région de Pilbara. À un détail près : toutes les opérations exécutées par ces engins s'effectuent sans... présence humaine sur place. Lancé en 2008 par le groupe anglo-australien Rio Tinto et ses partenaires, le projet « mine du futur » préfigure la mine de demain, une mine sans mineurs. Ses « motivations sont multiples », professe John McGagh, le responsable de l'innovation du géant minier. « Il s'agit d'abord de pallier la raréfaction de plus en plus accrue de la main-d'oeuvre qualifiée, rebutée par le travail pénible et dangereux. Les géants miniers cherchent aussi à réduire les coûts et à améliorer la productivité. Enfin, c'est un moyen de renforcer la sécurité et le respect de l'environnement. » Ces mêmes objectifs ont poussé Caterpillar à s'allier avec BHP Billiton, un autre géant minier, pour développer un système de chargement automatique des tombereaux. Le constructeur américain propose également un système automatique de chargement destiné aux exploitations souterraines : le Minegem fonctionne dans plusieurs mines en Australie, Indonésie ou Suède.

Contrôle à grande distance

À West Angelas, le projet de Rio Tinto est sans doute le plus avancé au monde. Toutes les opérations sont contrôlées par une équipe située à 1 300 km de là, au centre de commande de Perth. Autonomes, les engins d'excavation, les tombereaux ainsi que les machines de forage fonctionnent à distance via un système informatique. Les équipes sont délocalisées à Perth, où travailleront à terme 400 personnes. Car le numéro deux du minerai de fer voit grand. Le conglomérat veut automatiser l'exploitation de l'ensemble des onze mines de fer qu'il possède dans le Pilbara. Grâce, notamment, à ce nouveau système de production infatigable, capable de fonctionner 24 heures sur 24, avec un minimum de surveillance et sans coûts de production prohibitifs, il pourrait faire passer la production totale de 220 à 320 millions de tonnes de minerai de fer par an. Tout en faisant de substantielles économies, à commencer par le salaire d'un conducteur de tombereau qui atteint les 80 000 euros par an.

Le transport du minerai sera également automatisé. Demain seulement, car la crise de 2008 a stoppé l'automatisation du réseau ferroviaire privé. Ce n'est que partie remise. Utilisé par Rio Tinto pour transporter le minerai aux trois terminaux portuaires, ce réseau privé - le plus important d'Australie - couvre les 650 kilomètres entre la mine et le port. Ce qui rendra superflue la présence d'un opérateur sur la centaine de trains qui circulent tous les jours. D'une longueur de 2,5 kilomètres, chaque train tire 230 wagons. « Les conducteurs sont de plus en plus difficiles à trouver, un casse-tête pour assurer l'expansion de nos mines », explique un responsable marketing de Rio Tinto. De plus, le pilotage automatique des trains permettra de revoir en temps réel l'ordonnancement des opérations de chargement dans les bateaux pour l'adapter au rythme de la mine.

Des tomberaux robots

Toute cette reconfiguration de l'organisation, opérationnelle dès 2012, a poussé les ingénieurs de Rio Tinto et de leurs partenaires à faire appel aux dernières technologies de communication et de surveillance à distance. Développé par Modular Mining Systems, une filiale de Komatsu, le système FrontRunner rend, par exemple, autonome le travail des tombereaux. Un logiciel doté d'une intelligence artificielle réalise la cartographie de la mine et la stocke dans la mémoire de l'ordinateur de bord de l'engin. Chaque camion dispose d'une unité de contrôle du déplacement équipée d'un laser, d'un GPS de haute précision, d'un radar de détection d'obstacles et d'une antenne de liaison avec le réseau de communication sans fil. Les capteurs embarqués et la carte de la mine permettent aux tombereaux de se déplacer rapidement (vitesse maximum : 50 km/h) et en sécurité. L'ordinateur central envoie les informations au poste de supervision de Perth qui les analyse et détermine en temps réel la trajectoire de chaque tombereau ainsi que la vitesse adaptée. Si le radar qui équipe ces derniers détecte un obstacle, le mouvement est ralenti ou stoppé. Cela permet d'éviter les accidents. Le poste de commande de Perth dirige chaque camion vers les zones de chargement où se trouvent les autres équipements. Il s'agit d'excavateurs, de bulldozers, de machines de forage et de véhicules légers, équipés, eux aussi, de GPS et de logiciels de communication sans fil, dont certains sont livrés par Terex Mining. Les opérateurs qui pilotent ces équipements donnent, via un écran, l'ordre aux tombereaux de se positionner pour le chargement. Les spécialistes de Perth évaluent à chaque seconde la situation de la mine grâce à des caméras installées sur le site. Et communiquent par radio avec la petite équipe de surveillance restée sur place. Les informations transitent via les deux câbles optiques redondants déployés entre West Angelas et Perth. « Cette solution réduit sensiblement le coût des opérations de maintenance et la consommation d'énergie, ce qui est bon pour la planète », s'enthousiasme Katrina Willey, la responsable marketing chez Modular Mining Systems.

La filiale de Komatsu n'est d'ailleurs pas la seule à avoir mis au point des systèmes pour la mine robotisée. En Europe, le géant allemand Siemens propose le système Simine, qui équipe plusieurs mines à ciel ouvert. Ce dernier permet aux camions de se déplacer entre deux points grâce à l'énergie électrique fournie par des trolleys, à la manière d'un tramway automatique. Ce qui diminue la consommation de carburant de 95 % et améliore la vitesse de chaque camion. Selon les ingénieurs de Siemens, cette solution réduit le temps de cycle de 20 % : 32 camions dotés de trolleys transportent ainsi la même charge que 40 camions Diesel. Grâce à Simine, les exploitants de la mine peuvent aussi analyser des informations et assurer des diagnostics à distance.

Des tunneliers trois en un

Les spécialistes de Rio Tinto considèrent cependant qu'à terme l'exploitation classique des grandes mines à ciel ouvert de métaux non ferreux devra céder la place aux techniques souterraines. À l'exemple du foudroyage des blocs (block caving), moins énergivore et plus respectueux de l'environnement. Une révolution que le géant minier mène avec des partenaires comme Atlas Copco, Aker Wirth ou Herrenknecht. Destinés aux mines Resolution Copper en Arizona (États-Unis) et Oyu Tolgoi en Mongolie, leurs nouveaux tunneliers et autres foreuses faciliteront la mise en oeuvre de cette technique d'exploitation. Elle nécessite habituellement la construction d'infrastructures souterraines lourdes, avant la production de minerai. Le gisement est découpé en unités de grandes dimensions, les blocs, qui renferment un volume de minerai représentant plusieurs années de production. Le foudroyage est provoqué en pratiquant une saignée horizontale à la base du bloc ; ce dernier est découpé en entonnoirs sous la saignée pour conduire le minerai foudroyé vers les cheminées dans lesquelles il descend par gravité. Selon John McGagh de Rio Tinto, les nouveaux équipements diviseront par deux la durée de construction d'infrastructures, habituellement de quatre ans et demi.

Atlas Copco a utilisé comme base de développement sa machine Robbins Mobile Miner pour concevoir une haveuse modulaire mobile (MMM). Ce système mécanique d'excavation de la roche décuple les performances des techniques classiques de forage via la technologie des disques de coupe. Ce système breveté par le fabricant suédois produit un tunnel propre d'une largeur variable, avec un sol et un plafond plats. Il peut creuser un tunnel droit, en angle, avec une déclivité de 1 pour 7. Une innovation qui rend le creusement des roches dures plus sûr, moins onéreux, plus rapide et plus facile.

Mêmes objectifs pour la foreuse développée par Aker Wirth pour le projet de Rio Tinto. Elle peut excaver deux fois plus vite que les systèmes conventionnels. Le constructeur allemand de machines pour le forage minier de roches dures et de tunneliers a utilisé son savoir-faire dans la mise au point d'un équipement original. Flexible et fiable, le Mobile Tunner Miner (MTM) sera opérationnel dans la mine de Northparkes, en Australie, fin 2012. Ce tunnelier de 64 mètres de long peut forer des diamètres allant jusqu'à 6 mètres. Le principe de coupe est celui des disques agissant à partir d'un trou de forage. Contrairement aux procédures habituelles, cette machine élimine le percement d'un trou séparé avec une tête de coupe classique. Équipé de quatre ou huit bras de coupe à commande hydraulique, l'équipement transporte les résidus à l'arrière grâce à un tablier de chargement.

Une foreuse verticale

Réputé pour ses tunneliers - l'un d'eux perce actuellement le tunnel du Gothard en Suisse -, Herrenknecht a également répondu à l'appel de Rio Tinto. Polyvalente, sa foreuse verticale Shaft Boring Machine assure simultanément l'excavation de la roche dure, son transport et la construction du support. L'équipement peut pénétrer jusqu'à une profondeur de 2 000 mètres, en forant des tunnels avec des diamètres allant jusqu'à 12 mètres. Lors du forage, la roue de coupe découpe la roche comme une scie circulaire, créant ainsi une fente avec une profondeur d'un mètre et demi. Ensuite, elle tourne autour de son axe longitudinal. Un convoyeur vertical transporte le matériau excavé dans une station de chargement intermédiaire tandis que des plaques posées par une pince hydraulique stabilisent les parois du tunnel. Le personnel n'a pas besoin d'être dans la zone dangereuse au cours de ces procédures. Ce système pourra entrer en exploitation vers 2015...