Marteleuses hydrauliques pour l'exploitation minière et la carrière : adaptation au travail intensif

En quoi l'exploitation minière et la carrière se distinguent-elles de toutes les autres applications des marteleuses ?

La caractéristique déterminante des travaux d’exploitation minière et de carrière n’est pas la dureté de la roche, mais le cycle de service. Un marteau-piqueur de chantier fonctionne de manière intermittente : frappe pendant trente secondes, extraction, rotation, repositionnement, puis répétition. Le temps d’arrêt entre deux chocs permet à l’huile hydraulique de retrouver une température normale, aux joints d’étanchéité de se détendre légèrement et à la pointe de burin de se refroidir. En revanche, un marteau-piqueur de carrière utilisé pour le broyage secondaire à côté d’un concasseur à mâchoires fonctionne en continu pendant des périodes de deux heures avec un temps minimal de repositionnement. La température de l’huile augmente et reste élevée. Les joints d’étanchéité fonctionnent près de leur limite thermique sans périodes de récupération. Les embouts des burins subissent des cycles de chauffage et de refroidissement plus rapides que dans les applications du bâtiment, car la roche est plus dure et le temps de contact par position est plus long.

La conséquence est qu’un brise-roche spécifié uniquement en fonction du poids du porteur et de la dureté de la roche — sans tenir compte du cycle de service — atteindra ses limites d’exploitation nettement plus tôt que ne le suggèrent les intervalles publiés. Des joints d’étanchéité destinés au secteur de la construction, dont la durée de vie est évaluée à 1 800–2 200 heures en utilisation normale, peuvent ne fournir que 900–1 100 heures dans une exploitation continue en carrière. La durée de vie des burins diminue proportionnellement. La pression d’azote dans les accumulateurs dérive plus rapidement en raison des cycles thermiques. L’opérateur qui inspecte l’équipement selon le calendrier prévu pour les travaux de construction, mais l’utilise en carrière, constatera des problèmes à mi-parcours de chaque intervalle et se demandera pourquoi.

La dureté de la roche détermine la classe d'énergie requise ; le cycle de service détermine comment cette classe d'énergie doit être spécifiée et maintenue. Les deux paramètres sont obligatoires. L’erreur d’achat la plus courante dans le domaine de l’exploitation des carrières consiste à sélectionner la classe d’énergie appropriée en fonction de la dureté de la roche, puis à acheter une unité de catégorie « construction » appartenant à cette même classe, car elle coûte moins cher qu’une unité de catégorie « extraction minière » portant la même puissance nominale. Les deux unités affichent les mêmes valeurs sur leur fiche technique. Elles ne présentent toutefois pas les mêmes spécifications concernant les matériaux des joints d’étanchéité, la conception des accumulateurs ou l’épaisseur des parois du boîtier. Au bout de six mois d’exploitation continue dans une carrière, cette différence se reflète clairement dans les registres de maintenance.

Quatre types de roche — Spécification du brise-roche, outil, méthode de frappe, note sur le terrain

Le tableau classe les roches du plus tendre au plus dur, associe à chaque type de roche la classe de brise-roche correspondante et indique la méthode de frappe que les opérateurs issus du secteur du bâtiment appliquent le plus fréquemment de façon erronée pour chaque type.

Brisage secondaire à proximité des concasseurs : l’application qui use rapidement l’équipement

Le brisage secondaire — réduction des blocs trop volumineux pour entrer dans l’alimentation d’un concasseur à mâchoires — est l’application qui accélère l’usure du marteau-piqueur plus rapidement que presque toute autre tâche en carrière. Les raisons sont cumulatives. Le marteau-piqueur fonctionne à un cycle de service élevé, car les matériaux surdimensionnés arrivent en continu et le concasseur ne peut pas poursuivre son travail tant que l’obstruction n’est pas éliminée. L’opérateur travaille sous pression temporelle, ce qui conduit à prendre des raccourcis : maintenir trop longtemps la position sur une face qui ne se fracture pas, augmenter la pression vers le bas au-delà de la force opérationnelle nominale ou incliner le burin hors de la verticale afin d’atteindre un bloc mal positionné. Chaque raccourci sollicite la zone de retenue et le palier avant de manière à accélérer l’usure d’un facteur deux à trois par rapport à un fonctionnement rigoureux.

L'adaptation qui prolonge la durée de vie du brise-roche dans le broyage secondaire est liée à la position : il ne faut jamais s'approcher d'un bloc rocheux par le haut de son point le plus élevé si ce bloc est mobile. Un bloc rocheux de grande taille et instable qui se déplace lors du premier coup transmet une force latérale à la tige de la pointe. Un seul événement de charge latérale importante provoque davantage d'usure de la goupille de retenue qu'une journée entière de broyage vertical rigoureusement contrôlé. La séquence consiste à stabiliser le bloc rocheux à l'aide de la benne avant d'activer le brise-roche — deux secondes pour le coincer, puis procéder au broyage. Les opérateurs qui maîtrisent cette méthode dès le début augmentent les intervalles de remplacement de leur pointe et de leur goupille de retenue de 40 à 50 % par rapport aux opérateurs qui traitent chaque bloc rocheux de grande taille comme s'il était fixe en place.

Pour les carrières assurant une fragmentation secondaire continue à haut volume de production, la solution la plus efficace à long terme consiste en un système de bras porteur pour brise-roche installé au-dessus de l’entrée du concasseur, plutôt qu’en un brise-roche monté sur excavatrice nécessitant un repositionnement continu. Le système porteur fonctionne, par conception, au cycle de service nominal ; son circuit hydraulique est dimensionné pour un fonctionnement continu, et le bras positionne correctement le brise-roche face à chaque bloc sans qu’il soit nécessaire de repositionner le support. Le brise-roche monté sur excavatrice utilisé pour la fragmentation secondaire constitue une solution temporaire, efficace pour des fréquences faibles à modérées de blocs surdimensionnés, mais qui devient un goulot d’étranglement — et un accélérateur d’usure des équipements — lorsque la proportion de blocs surdimensionnés est élevée.