Tuyauterie minière souterraine 

L’eau de service est utilisée pendant le forage, le lavage des parois ou autre. Comme mentionné précédemment, elle est acheminée sur chaque niveau et doit être distribuée partout où il y a des travaux. Pour simplifier l’installation, la tuyauterie rainurée est utilisée. Un des défis pour la distribution d’eau, est de réguler la pression, car plus nous allons en profondeur, plus la pression augmente. Nous devons considérer une augmentation de ±15 psi (1bar) par tranche de 10m d’élévation. Certaines mines vont jusqu’à 3200m de profondeur, à ces niveaux une bonne gestion des pressions est primordiale pour la sécurité des travailleurs et pour la protection des équipements. Différentes méthodes sont utilisées pour réguler cette pression, des valves de régulation de pression placées à des endroit stratégique, des bassins de dépressurisation à l’entrées des niveaux ou l’utilisation de tuyauterie et composantes plus robuste. La tuyauterie rainurée peut être utilisée sur des hautes pressions mais la sélection des composantes appropriées est importante. En effet certains accouplements peuvent monter jusqu’à 2700 psi ou 4000psi dépendamment des besoins. Il est impératif de s’adapter à la réalité chaque mine, certaines vont préférer avoir des inventaires simplifiés de composantes de tuyauterie, d’autres vont privilégier l’optimisation des installations avec des composantes adapté à chaque secteur.

L’air comprimé est utilisé comme source d’énergie pour faire fonctionner certains équipements requis pour la production, mais aussi pour le nettoyage des planchers avant les opérations de forages en chantier. Un des défis dans cette distribution, est les fuites d’air dans le réseau. Une étude faite sur une mine a démontré que les pertes du réseau représentaient la capacité de production d’un compresseurs de 500HP. Ces pertes créent des diminutions de capacité de réseau et un gaspillage énergétique. De plus si les équipements minier n’ont pas une pression et un débit suffisant, ils opèrent moins efficacement, ce qui nuit à la production.

Les tuyaux rainurés sont le plus généralement utilisés pour la distribution de l’air comprimé dans les mines, car ils s’adaptent très bien à ce type de travaux et ils sont très facile d’installation.

La réalité des opération sous-terre est que les travailleurs n’ont pas toujours la formation adéquate pour assurer une installation de la tuyauterie répondant au critère du fabricant. De plus, l’environnement poussiereux, le manque de luminosité et la présence d’humidité a aussi un impact sur la qualité d’installation de la tuyauterie et la performance du réseau de distribution. Une bonne sélection des composantes comme des accouplement rainurés à installtion rapide déjà graissés ont fait leur preuvent sur certains réseaux pilote démontrant moins de fuites. Il a également été prouvé qu’en faisant des calculs de consommation de réseau il est possible d’optimiser les pertes de charge et ainsi avoir une meilleure distribution et des gains en efficacité. Un entretien adéquat permet aussi de réduire les pertes sur le réseau de distribution. Les pertes étant généralement causées par une mauvaise installation, des impacts causés par un équipement, la rouille, l’obstruction des valves par des particules et par des valves mal fermées ou moins étanches.

La gestion de l’eau est très variable d’une opération minière à l’autre, dépendamment de son milieu ambiant. Cette opération consiste à gérer l’eau qui provient de la roche (infiltration ou suintement) ou des opérations minières (ruissèlement). Cette eau, si elle n’est pas bien gérée, peut générer une pression importante sur les opérations, limiter les accès, voir même affecter la viabilité de la mine. L’acheminement de cette eau se fait par la gestion de points bas (puisard) généralement positionné à l’entrée d’un niveau et par des trous de services qui canalisent cette eau vers un bassin de collecte situé généralement dans le point bas de la mine (fond de puits ou bassin d’accumulation). Idéalement, des efforts sont mis afin de séparer les eaux propres (sans matière en suspension) des eaux sales (avec matière en suspension) afin de réduire les coûts reliés à l’achat et l’entretien des pompes. De plus, cette eau, si elle est de qualité adéquate, peut être réutilisée dans les opérations minières (forage, gestion des poussières, nettoyage, etc). Dans l’industrie, on tend de plus en plus à réutiliser l’eau afin de réduire la consommation d’eau provenant de la surface.

Pour remonter cette eau à la surface, des pompes à haute pression sont généralement utilisées afin de combattre la grande charge hydraulique que l’on retrouve dans les mines souterraines (pouvant atteindre 3200m). La gestion de la remontée de l’eau peut être faite sur plusieurs niveau pour diminuer la charge hydraulique. Le réseau de distribution doit alors être conçu afin de pouvoir résister à de fortes pressions et débit. La tuyauterie bridée est une bonne alternative pour les réseaux verticaux devant résister à de fortes pressions, alors que la tuyauterie rainurée est adéquate lorsque les pressions sont plus faibles.

Le remblai en pâte, composé d’un mélange de résidu provenant du traitement du minerai et de ciment, est utilisé pour remplir les chantiers qui ont été exploités afin d’assurer la stabilité du massif rocheux à long terme. Le remblai possède une densité plus élevée que l’eau, est plus visqueux et très abrasif. Pour ces raisons, des pompes à bétons sont souvent utilisées pour pousser le remblai jusqu’aux trous descendants vers les chantiers souterrains. Les pressions à la sortie de cette pompe peuvent atteindre plus de 2175psi (150 bars) et subir des coups de bélier à répétition. Dans ces conditions, la tuyauterie subit de l’usure par friction et par fatigue. Il est important que la tuyauterie soit capable de résister à ces contraintes (Exemple bride classe 900, coude 5D, tuyau cédule 80). Le remblai par sa densité augmente rapidement en pression en descendant dans la mine. Des boucles de réduction de pression sont requise pour que la tuyauterie soit capable de supporter la pression. S’il y a risque de colmatage dans le circuit, une pompe de rinçage vient pousser de l’eau pour diluer le remblai dans la ligne. La tuyauterie pour le rinçage a également besoin d’avoir la capacité suffisante pour supporter la pression égale ou supérieur à la pompe à béton.

Le fuel qui alimente les équipements sous terre doit être acheminé jusqu’à une salle de carburants. Le transporter via la rampe serait long, dangereux et encombrerait encore plus les voies de circulation. Pour se faire, le fuel est descendu sous terre via une ligne d’alimentation qui peut soit passer par le puits ou par un trou foré dans le roc. Cette ligne est alimentée par un réservoir de stockage qui passe par un réservoir de mesure avant de descendre sous terre. La ligne étant généralement verticale, on se doit de contrôler la vitesse du fuel pour éviter une auto-ignition. Il ne peut pas avoir de point bas, la ligne doit se drainer par écoulement gravitaire. De plus, une fois arrivé à destination une mesure doit être prise pour valider si la quantité totale du fuel est arrivé à destination, afin de valider s’il n’y a pas eu de pertes au cours du transport. Une ligne de distribution peut alimenter les différentes salles de carburant, aux différents niveaux, par une combinaison de valves automatisées que l’on peut contrôler à distance. Des mesures doivent être prise pour absorber la vitesse du fuel avant d’entrer dans le réservoir de destination. Différentes normes sont à respecter pour assurer la sécurité des travailleurs.

CSA B139 : Norme sur l'installation et la sécurité des systèmes de stockage de carburant, y compris dans les environnements industriels et souterrains.

NFPA 122 : Cette norme porte spécifiquement sur la sécurité incendie dans les mines souterraines et inclut des directives concernant les systèmes de carburant et les installations mécaniques sous terre.

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