Améliorer la productivité des brise-roches hydrauliques : conseils concernant l’exploitation et le réglage des paramètres

La productivité est perdue avant que le burin n'entre en contact avec le matériau

La plupart des problèmes de productivité liés aux brise-roches hydrauliques sont engendrés avant même que l’opérateur n’assène le premier coup. Le débit est réglé au maximum, car « plus », cela semble meilleur. La valve de sécurité n’a jamais été vérifiée depuis son installation. L’opérateur commence au centre de la dalle, car c’est là que se trouve le plus gros morceau. Chacune de ces décisions, prises durant la phase de configuration, fixe le plafond de ce que le brise-roche pourra accomplir pendant le reste du poste — et chacune d’elles est erronée d’une manière précise, mais corrigible. Le contact entre le burin et le matériau constitue la partie visible du travail. La partie invisible est le circuit hydraulique qui fournit de l’énergie au piston, la pression vers le bas qui transmet cette énergie à la zone de fracture, ainsi que la stratégie de positionnement qui détermine si l’énergie sert à briser le matériau ou à générer de la chaleur.

La découverte contre-intuitive, sur laquelle s'accordent les opérateurs expérimentés et les spécialistes des équipements, est que le débit maximal ne produit pas nécessairement une productivité maximale. Un débit réglé au-dessus du « point optimal » de fonctionnement du brise-roche — généralement compris entre 80 % et 85 % du débit maximal nominal — augmente la pression en amont de la ligne de retour, ce qui ralentit la course de retour du piston. Le brise-roche effectue alors des cycles plus lents, génère davantage de chaleur et délivre moins d’énergie efficace par minute de travail qu’il n’en délivrerait à un débit inférieur. L’opérateur qui observe le cadran de débit et en conclut, à tort, que « plus » signifie « mieux », commet une erreur logique : un débit d’admission plus élevé n’équivaut pas à une vitesse plus élevée du piston si la ligne de retour ne peut pas l’absorber.

La même logique s'applique à la pression vers le bas. Les opérateurs qui pensent qu'une pression plus forte permet au brise-roche de pénétrer plus rapidement ont raison jusqu'à un certain seuil — et tort au-delà. Ce seuil correspond au point où la course du piston est mécaniquement limitée par la force de contact. Au-delà de ce point, une pression vers le bas supplémentaire n'augmente pas la profondeur de fracturation ; elle bloque la course du piston et réduit le nombre de coups par minute (BPM). Le réglage correct consiste en une légère élévation des chenilles sur le côté le plus proche, des impacts rythmés et réguliers, et aucune rebondissement. Tout écart par rapport à ce comportement — un rebondissement indique une pression vers le bas insuffisante, tandis qu'un BPM irrégulier sans rebondissement indique une pression vers le bas excessive — informe l'opérateur de la modification à apporter.

Quatre leviers de productivité — Réglage correct, Pourquoi cela fonctionne, Ce qu'il faut vérifier

Le tableau couvre les quatre paramètres sous le contrôle direct de l'opérateur pendant un poste de travail. La colonne « Ce qu'il faut vérifier » indique le contrôle spécifique permettant de confirmer que le réglage produit effectivement l'effet attendu.

Le principe de l’attaque par le tranchant et son incidence sur le temps de cycle

Les opérateurs expérimentés spécialisés dans le bris de roches surpassent systématiquement les opérateurs inexpérimentés sur le même équipement, et ce, dans la même proportion : le temps de cycle pour chaque pièce individuelle de matériau. La différence ne réside pas dans la vitesse — les deux opérateurs font fonctionner la machine à un nombre de coups par minute (BPM) similaire. La différence réside dans le ciblage. Un opérateur inexpérimenté placé devant un bloc de roche de 0,8 mètre cube attaquera le centre, car c’est là que la surface est la plus étendue. Un opérateur expérimenté, quant à lui, recherche le bord exposé le plus proche, une fissure existante ou une jonction entre deux plans de fracture — et y place la pointe de l’outil. L’énergie nécessaire pour initier une fissure au niveau d’un bord est nettement inférieure à celle requise pour la propager à partir du centre à travers un matériau intact dans toutes les directions. L’approche centrée diffuse l’énergie radialement vers l’extérieur en anneau ; l’approche par le bord concentre, quant à elle, l’énergie dans la seule direction où le matériau est déjà dégagé.

La règle des 20 secondes — changer de position si aucun progrès de la fissuration n’est visible après 20 secondes — n’est pas une limite de temps arbitraire. Elle correspond à l’intervalle auquel commence l’accumulation de chaleur dans la zone de contact, entraînant un durcissement localisé de la micro-zone superficielle par écrouissage localisé. Poursuivre plus de 20 secondes sur une même position intacte ne permet pas de briser la roche ; cela prépare plutôt la surface à résister plus efficacement aux actions de fracturation ultérieures. Déplacer la tête de 100 à 150 mm vers une nouvelle position réinitialise la zone de contact et produit souvent la fissure vers laquelle la première position s’efforçait de tendre — car l’onde de contrainte générée par la première position s’est propagée latéralement à travers le matériau et a préchargé une zone adjacente. La première position prépare la fissuration ; la deuxième position la libère. Les opérateurs qui comprennent cette séquence brisent des matériaux volumineux en un nombre total de coups inférieur à celui requis par les opérateurs qui restent sur une seule position et appliquent une force accrue.

Un paramètre rarement évoqué lors de la formation des opérateurs, mais qui influe directement sur le rendement lors du traitement de matériaux composés de plusieurs éléments, est le positionnement de la machine porteuse entre deux coups. Sur un chantier où l’opérateur doit fragmenter une série de blocs rocheux ou de dalles, le temps consacré aux déplacements et au repositionnement de la machine porteuse d’un élément à l’autre constitue un temps mort. Un opérateur qui planifie la séquence d’intervention — par exemple en commençant par l’élément nécessitant le moins de repositionnements, puis en progressant vers l’extrémité la plus éloignée d’une rangée afin que la machine porteuse avance plutôt que d’effectuer des allers-retours — réduit le temps de déplacement par cycle de 20 à 30 % dans le cas de travaux de fragmentation intensive. Cette économie s’accumule tout au long d’un poste de travail. Sur une journée de huit heures consacrée à la fragmentation de matériaux secondaires à côté d’un concasseur, la différence entre une séquence planifiée et une séquence improvisée se traduit par une différence mesurable, en tonnes totales traitées.