Cordage en fibre synthétique pour les treuils d'extraction minière

Par Chantal Hunter
mai 2013

Le cordage léger en fibre synthétique pourrait un jour remplacer les câbles d’acier utilisés actuellement pour le levage dans les opérations minières.
Photo d’un cordage synthétique enroulé sur un treuil à tambour

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Cordage synthétique enroulé sur un treuil à tambour.

Des matériaux de construction aux téléphones cellulaires, une vaste gamme de produits sont faits de minéraux et de métaux. Toutefois, étant donné que les dépôts proches de la surface du sol sont appauvris, les sociétés minières doivent creuser encore plus profondément pour extraire les ressources.

Les câbles d’acier ont toujours été utilisés pour hisser les matériaux lors des opérations minières souterraines. Bien qu’ils soient efficaces, ces câbles sont relativement lourds et peuvent avoir une incidence sur la productivité des mines.

Le cordage en fibre synthétique représente une option de rechange prometteuse. Ces câbles sont beaucoup plus légers et présentent des propriétés utiles, par exemple, ils ne sont pas assujettis aux effets de la corrosion et ont un rapport résistance-poids plus élevé, ce qui signifie que les entreprises minières pourraient extraire les minéraux plus rapidement et plus efficacement, en particulier dans les mines plus profondes.

L’acier versus le cordage en fibre synthétique

Photo du chevalement du puits d’une mine pour le levage

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Chevalement du puits d’une mine pour le levage.

Depuis plus d’un siècle, les sociétés minières ont utilisé des câbles d’acier à haute résistance très semblables à ceux utilisés pour les ascenseurs pour extraire les minéraux des puits de mine. Toutefois, étant donné que les profondeurs desquelles il faut remonter les minéraux augmentent, la durée de vie des câbles d’acier diminue en raison des pressions plus fortes auxquelles les câbles sont soumis.

Les chercheurs de CanmetMINES, une direction de Ressources naturelles Canada, collaborent avec des partenaires de l’industrie et des entreprises minières au développement de cordage en fibre synthétique spécialement conçu pour les treuils d’extraction minière. Fabriqué de fibre aramide, un filage de polymère organique provenant d’un mélange de produits chimiques liquides, ce cordage pourrait bientôt remplacer les câbles d’acier pour les opérations minières souterraines, notamment dans les mines profondes.

« Le cordage en fibre synthétique est plus léger et plus flexible que les câbles d’acier qui sont utilisés actuellement, et offre de plus un rapport résistance-poids considérablement plus élevé », affirme Al Guse, ingénieur principal chez Vale Canada Ltd., une des entreprises partenaires. « Une charge utile plus grande peut être hissée à l’aide d’un câble de taille similaire et d’un mécanisme de levage, ce qui améliore par conséquent la viabilité économique des mines plus profondes. »

La profondeur maximale actuelle pour un seul câble d’acier dans les puits de mine est d’environ 2 400 mètres. Toutefois, certaines sociétés minières vont à des profondeurs allant jusqu’à 3 000 mètres pour extraire les minéraux. Un deuxième et même un troisième puits souterrains, ou descentes, doivent donc être ajoutés. L’extraction à partir de ces profondeurs est effectuée de façon séquentielle par ces puits secondaires ajoutés au puits principal.

« Le poids d’un câble synthétique est en moyenne cinq fois plus léger que celui d’un câble d’acier classique de force similaire et devrait supporter jusqu’à deux fois plus de charges utiles par levée », indique M. Guse. « Le levage peut être effectué dans un seul passage, ce qui signifie une utilisation moins grande de câbles et des transferts moins nombreux. Des économies d’énergie d’environ 20 p. 100 sont également prévues. »

Tests de sécurité et de conformité  

Diverses études de faisabilité technique sont requises pour démontrer l’applicabilité des câbles synthétiques dans les systèmes de levage utilisés dans les mines. La première de ces études, qui a testé la capacité d’enroulement du cordage en fibre synthétique sur les treuils à tambour (le type de treuil le plus souvent utilisé en Amérique du Nord), a été réalisée en 2011. On a réussi à enrouler cinq couches de cordage synthétique sans créer d’instabilité dans les rouleaux.

Photo d’un câble d’acier montrant des signes de dommage par fatigue

Câble d’acier montrant des signes de dommage par fatigue.

Étant donné la réussite des tests d’enroulement, des recherches plus poussées sont maintenant entreprises pour assurer la sécurité des câbles synthétiques et leur conformité aux réglementations de l’industrie. Ces tests comprennent des essais non destructifs et relatifs aux modes de détérioration, des analyses des défaillances et des tests d’enroulement à haute vitesse.

« Bien que les recherches soient encore en cours, l’utilisation de cordage en fibre synthétique semble prometteuse pour réduire de façon considérable la consommation d’énergie et les coûts d’infrastructure pour les opérations minières souterraines », souligne Raymond Gaëtan, gestionnaire de projet de CanmetMINES.

Pour obtenir de plus amples renseignements sur l’innovation en matière d’extraction, consultez la page sur les technologies émergentes du Secteur des minéraux et des métaux.

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