Perforateur rocheux Sandvik : Spécialisé pour le forage de tunnels lourds, haute durabilité et productivité

Le forage de tunnels soumet les composants des perforatrices à un régime de contraintes que les travaux de surface sur banc ne parviennent même pas à reproduire. La machine fonctionne dans une tête de forage où les vibrations ne peuvent se dissiper nulle part, les tiges de forage restent en contact avec la paroi pendant des rotations plus longues par poste, et même une légère déviation de l’alignement des trous s’accumule pour provoquer un déblai excessif, ce qui entraîne des coûts réels liés au revêtement en béton.

Sandvik a fondé une grande partie de sa stratégie produit des séries HL et RD sur la résolution de ce problème spécifique : non seulement percer plus rapidement, mais aussi percer plus droit et prolonger les intervalles entre les arrêts d’entretien. Le stabilisateur constitue l’élément le plus visible de cette philosophie de conception, mais l’architecture qui le sous-tend va bien au-delà d’un simple composant.

Le stabilisateur : bien plus qu’un amortisseur de vibrations

Sandvik équipe la plupart de ses modèles de perforatrices hydrauliques lourdes d’un stabilisateur hydraulique — les modèles HL1060T, HL1560T, HL1560ST, RD1635CF et RD1840C en sont tous équipés en série. Cette fonction vise à maintenir une géométrie constante de contact entre la tige et le piston tout au long du cycle de forage, afin de contrôler le contact entre l’outil de forage et la surface rocheuse.

Pourquoi cela est-il important ? Le rebond de l’outil — phénomène au cours duquel l’outil se soulève de la face rocheuse entre deux coups — gaspille de l’énergie de choc et accélère de façon inégale l’usure du carbure. Dans du granite de 250 MPa avec une tige de forage de 30 mètres, ce rebond peut réduire le transfert d’énergie efficace de 15 à 20 % par rapport à un contact stable. Le stabilisateur applique une force hydraulique permettant de maintenir stable la géométrie de la tige, ce qui favorise la propagation des ondes de contrainte directement dans la roche plutôt que leur réflexion vers le corps de la perforatrice.

Le Sandvik DL422i, qui utilise le perforateur rocheux HF1560ST, enregistre jusqu’à 10 % de mètres percés supplémentaires par poste en forage de production automatisé, précisément parce que le stabilisateur et la commande automatisée des paramètres fonctionnent conjointement : la perceuse ne perd pas de cycles à cause des rebonds de l’outil ou d’ajustements manuels.

Séries HL et RD : comparaison de l’architecture des modèles

La conception du module de percussion du HL1560ST mérite d’être mentionnée séparément. Le piston et la douille répartitrice fonctionnent sans contact avec le boîtier du corps de la perceuse. Moins de surfaces d’assemblage signifie moins de chemins de fuite, et l’assemblage par boulons latéraux qui maintient les modules du corps ensemble réduit le nombre de surfaces d’étanchéité devant résister à des charges hydrauliques cycliques.

Technologie du piston long et ce qu’elle modifie concrètement

Le RD1840C de Sandvik utilise un système de percussion à piston long, qui génère une énergie de choc plus élevée avec une forme d’impulsion différente de celle d’un piston court. Les recherches sur la mécanique du forage par percussion montrent que le piston court produit une énergie de choc crête plus élevée, tandis que le piston long produit une forme d’impulsion plus optimisée — permettant un meilleur transfert d’énergie dans la roche par coup, avec une contrainte crête moindre sur la tige de forage.

Pour les applications de forage de longs trous en surface avec des diamètres de trou de 140 à 178 mm, la conception à piston long du RD1840C maintient les contraintes subies par la tige dans des limites qui prolongent de façon significative la durée de vie utile des tiges T51 et GT60. Cela constitue un facteur de coût d’exploitation important : le remplacement des trains de tiges pour des trous de plus de 30 mètres est coûteux, et une forme d’onde de pression réduisant le nombre de cycles de fatigue aux jonctions des tiges s’avère bénéfique sur l’ensemble d’une saison de production.

RockPulse — disponible sous forme d’intégration technologique sur les équipements Sandvik les plus récents — surveille en temps réel l’onde de contrainte, fournissant à l’opérateur des données lui permettant d’ajuster les paramètres de forage en fonction de l’état réel du contact avec la roche. Cette solution transforme l’optimisation des paramètres d’un exercice fondé sur l’approximation en un processus fondé sur la mesure.

Lubrification de la tige porte-outil : l’étape de maintenance souvent négligée

Le système de lubrification circulante de la tige (CSL) sur les modèles RD1635CF et HL1560T réduit la consommation d’huile de lubrification de la tige jusqu’à 70 % par rapport aux systèmes conventionnels. Ce chiffre ne concerne pas uniquement les coûts d’exploitation : il signifie également une moindre contamination du circuit de rinçage due à l’huile soufflée, ce qui revêt une importance particulière lorsque la pression de l’eau de rinçage atteint 10 à 15 bar et que le maintien d’un état propre du trou de forage est essentiel.

Sur les modèles Sandvik dépourvus de système CSL, les intervalles de lubrification de la tige et le choix de la qualité d’huile influencent directement l’usure de la douille de guidage ainsi que la durée de vie de l’adaptateur de tige. Une injection trop espacée de graisse sous pression autorise un contact métal-sur-métal entre la tige et la douille de guidage pendant la phase de rotation. À l’inverse, une injection trop fréquente entraîne une migration excessive de lubrifiant vers les joints d’étanchéité de la chambre de percussion, ce qui accélère la dégradation des joints en polyuréthane par rapport à l’usure cyclique normale.

HOVOO fournit des kits d’étanchéité pour perforatrices rocheuses compatibles avec les modèles des séries HL et RD de Sandvik, notamment les joints toriques de manchon-guide et d’adaptateur de tige, qui sont les plus couramment endommagés par l’usure liée à la lubrification. Les références spécifiques aux modèles Sandvik sont répertoriées sur le site hovooseal.com.

Le forage automatisé et la transition vers un fonctionnement continu

Les perforatrices longs-trous de la série i de Sandvik — dont le modèle DL422i est actuellement en production — sont conçues pour fonctionner sans opérateur lors des changements d’équipe. Le forage automatisé, le repositionnement automatique de la flèche et la télécommande depuis une seule console permettent à une mine de maintenir la perforatrice en service pendant les 30 à 45 minutes correspondant au changement d’équipe, période qui serait autrement inutilisée.

Au niveau des composants, cela signifie que le perforateur lui-même fonctionne plus près de son cycle de service théorique. Les heures de percussion s’accumulent plus rapidement. Des kits d’étanchéité qui pouvaient durer 400 heures sur des équipements à commande manuelle commencent à subir une charge de 500 heures ou plus dans des configurations automatisées. Le choix des matériaux d’étanchéité — polyuréthane (PU) pour les cycles standard, caoutchouc nitrile hydrogéné (HNBR) pour les zones à température élevée — en tenant compte des heures de fonctionnement réelles est plus important dans les flottes automatisées que dans les flottes traditionnellement exploitées.