Jointures robustes en HNBR et en PU pour les treuils de mine, les chargeuses tout-terrain (LHD) et les jumbos de forage

L'exploitation minière souterraine est une discipline impitoyable où les équipements fonctionnent dans des espaces confinés, sales, humides et soumis à des contraintes mécaniques sévères. La fiabilité n’est pas seulement une préoccupation économique, mais un élément fondamental de la sécurité. Trois machines parmi les plus critiques —les treuils miniers, les véhicules de chargement-transport-déchargement (LHD) et les jumbos de forage —dépendent de systèmes hydrauliques et mécaniques dans lesquels une défaillance d’un joint peut entraîner des conséquences catastrophiques : une défaillance du frein d’un treuil, une perte de direction sur un LHD ou l’éclatement d’un flexible hydraulique à proximité d’un opérateur de foreuse.

Treuils miniers :

Ce sont les ascenseurs destinés au transport des personnes, des matériaux et du minerai, déplaçant des charges massives à grande vitesse dans des puits verticaux. Leurs systèmes de freinage sont généralement hydrauliques ou hydro-pneumatiques, fonctionnant sous haute pression et exigeant une fiabilité absolue. Les joints des étriers de frein et des accumulateurs sont soumis à :

· Des pressions statiques et dynamiques élevées.

· Un risque de contamination par la poussière aéroportée provenant du puits.

· Une fonctionnalité critique pour la sécurité.

  Le nitrile hydrogéné (HNBR) est le matériau privilégié pour ces joints. Il offre une excellente résistance aux huiles, similaire à celle du NBR standard, mais avec des améliorations spectaculaires en ce qui concerne :

· La résistance à la chaleur (jusqu’à 150 °°C en continu), essentielle pour les freins.

· La résistance mécanique et à l’abrasion.

· La résistance à l’ozone et au vieillissement.

  Ces propriétés garantissent que le joint conserve son intégrité et son élasticité sur de longues périodes, un impératif absolu pour un système de sécurité.

LHD (véhicules de chargement-transport-déchargement) :

Ces véhicules articulés de transport sont les chevaux de bataille de l’exploitation minière en production. Leur grand nombre de vérins hydrauliques (direction, bras de levage, basculement de la benne) subit un cyclage dynamique constant et soumis à des forces élevées. Le défi principal pour les joints de vérin réside dans l’extrusion et l’abrasion.

· Le polyuréthane (PU) est le matériau dominant pour les joints de piston et de tige dans les vérins de chargeurs hydrauliques à déplacement latéral (LHD). Sa résistance à l’abrasion inégalée et son module élevé (dureté) empêchent la déformation du joint et son extrusion dans le jeu étroit entre le piston et l’alésage du cylindre, même sous des pressions pouvant dépasser 300 bar.

· Le HNBR est souvent utilisé pour les joints secondaires, les essuie-glaces (racloirs) et les joints statiques au sein de l’ensemble du cylindre. Il assure une excellente fonction d’étanchéité de soutien et résiste à l’huile hydraulique chaude.

Jumbos de forage :

Ces machines utilisent des perforatrices hydrauliques pour créer des trous de tir. Le vérin d’alimentation de la perceuse et le mécanisme de martelage/rotation sont soumis à des impulsions de pression intenses et à haute fréquence, ainsi qu’à des vibrations capables de détruire rapidement des joints moins performants.

· Une combinaison de PU et de HNBR est la norme. Le PU assure l’étanchéité haute pression dans les vérins d’alimentation, tandis que le HNBR est utilisé dans les joints complexes de la tête de forage, où il résiste à la poussière abrasive des roches et à l’huile à haute température.

Collaboration avec les équipementiers d’origine (OEM) et maintenance prédictive :

Les fournisseurs tels qu’Atlas Copco, Sandvik et Caterpillar conçoivent leurs équipements avec des profils d’étanchéité spécifiques et des recommandations de matériaux. L’utilisation de joints non d’origine ou en matériau inapproprié peut annuler la garantie et nuire aux performances.

Dans les mines profondes et chaudes d’Australie-Occidentale et des États-Unis (Nevada), la température ambiante des roches peut dépasser 50 °°C, ce qui accentue encore la contrainte exercée sur les systèmes hydrauliques. Dans ces cas, les stratégies de maintenance sont avancées :

1. Analyse de l’huile : Des prélèvements réguliers du fluide hydraulique permettent de suivre la viscosité, le nombre de particules et, surtout, la présence de silicium (provenant de l’intrusion de poussières abrasives, signe d’une défaillance des joints ou du dispositif d’aération) ou de cuivre/fer (provenant de l’usure).

2. Remplacement conditionnel : Plutôt que d’adopter des intervalles fixes exprimés en heures, les joints des systèmes critiques sont remplacés en fonction des résultats de l’analyse de l’huile et des inspections réalisées lors des démontages programmés.

3. Programmes d’amélioration des joints : Les mines collaborent fréquemment avec les fabricants de joints afin de développer des formulations personnalisées. —par exemple, un polyuréthane hybride doté d'une résistance améliorée à l'hydrolyse pour les conditions humides ou un HNBR spécialement renforcé pour les foreuses fonctionnant à des températures plus élevées.

L’aspect économique est clair : une panne imprévue d’un LHD ou d’un jumbo dans un chantier souterrain éloigné peut coûter des dizaines de milliers de dollars par heure en perte de production. Investir dans des joints en HNBR et en PU performants et adaptés, et mettre en œuvre un programme de maintenance fondé sur des données scientifiques, constituent l’un des moyens les plus efficaces d’assurer la disponibilité des équipements et de protéger les travailleurs souterrains.