extraction dans les mines (suite)

Pour une mine de très faible profondeur, où le rapport des tensions des deux brins du câble serait trop grand et risquerait de provoquer un glissement sur la poulie, il faut recourir à une machine à tambour cylindrique ; le câble de chaque mobile est fixé sur un tambour de grand diamètre, sur lequel il s’enroule en spires contiguës en principe en une seule couche, un câble s’enroulant pendant que l’autre se déroule. Un câble d’équilibre régularise le couple de la machine.

Pour les mines d’or d’Afrique du Sud, vers 2 000 m de profondeur, le poids du câble classique devient trop prépondérant par rapport au poids de la cage : il existe une profondeur limite pour laquelle, avec le coefficient de sécurité imposé, le câble ne pourrait porter que son propre poids ; on utilise alors des câbles diminués, dont le poids métrique diminue vers l’extrémité fixée à la cage, enroulés sur des tambours coniques dont la variation du rayon d’enroulement régularise le couple, sans câble d’équilibre, et on accepte un coefficient de sécurité plus faible, compte tenu de la qualité exceptionnelle de ces câbles. Lorsque l’exploitation atteint 3 500 m de profondeur et bientôt 4 000 m, on ne peut pas arriver à la recette inférieure avec un puits unique ; il faut couper la profondeur en creusant un puits intérieur avec une seconde machine d’extraction installée dans une excavation souterraine. Les machines à tambour ne peuvent pas être installées au-dessus du puits, car les câbles se déplacent latéralement sur les tambours à mesure qu’ils s’enroulent. Les molettes doivent être suffisamment éloignées de la machine pour que l’obliquité des câbles soit faible.

On ne construit plus de machines d’extraction à vapeur ; elles sont toutes électriques. Les puissantes machines classiques, de 1 000 à 6 000 kW, sont à courant continu : un ou deux moteurs de grand diamètre, multipôles, à excitation séparée, sont calés directement sur l’arbre de la poulie Kœpe. Le courant continu à tension variable qui règle la vitesse de rotation est fourni à partir du courant alternatif du réseau par un redresseur statique à thyristors. Le réglage automatique de la tension en fonction de la charge et de la position des mobiles dans le puits permet une vitesse rigoureusement contrôlée et l’arrêt de la machine à quelques centimètres près sans intervention manuelle ni utilisation du frein mécanique (frein à mâchoires ou à disques) de la poulie Kœpe. Ce frein ne sert que pour maintenir la machine immobilisée ; il se déclenche automatiquement en cas d’incident mécanique ou électrique (survitesse). Pour des machines de puissance moyenne, un moteur plus compact de plus grande vitesse de rotation actionne par l’intermédiaire d’un réducteur l’arbre de la poulie Kœpe. Les treuils d’extraction entraînés par un moteur asynchrone à courant alternatif avec réducteur entre moteur et arbre sont moins coûteux, mais plus difficiles à automatiser ; on y arrive par divers artifices, par exemple en injectant un courant à basse fréquence en fin de cordée ; ces moteurs sont utilisés pour des machines de faible à moyenne puissance.

L’accélération au démarrage et le ralentissement en fin de cordée ne dépassent pas 1 m/s². La capacité d’extraction dépend de la charge utile, de la vitesse de régime et de la profondeur. Pour un puits de 1 000 m de profondeur, équipé de skips de 20 t circulant à 20 m/s, le démarrage et le ralentissement durent chacun 20 s ; il y a 30 s de vitesse de régime et 20 s d’arrêt à la recette, ce qui fait un cycle de 90 s par cordée, d’où une capacité d’extraction de 800 t/h. La tendance actuelle est de préférer les très lourdes charges avec une vitesse plus faible, qui ménage les équipements.

Extraction par descenderie

Il existe, rarement, des puits inclinés, équipés de skips basculants roulant sur des rails : deux skips côte à côte, ou un skip et un contrepoids, celui-ci roulant sur une voie étroite passant sous le skip. La descenderie à convoyeur est une formule moderne qui remplace le puits d’extraction pour des profondeurs limitées à 300 m. La pente est inférieure à 17° (30 p. 100), afin que le produit ne roule pas sur la bande caoutchoutée lisse du convoyeur ; pour atteindre 300 m de profondeur, la descenderie est longue d’environ 1 000 m. Quoique plus facile que le fonçage d’un puits, son creusement n’est donc pas plus économique. Mais le gros avantage est que l’extraction est continue et peut atteindre des débits horaires considérables : il suffit que le convoyeur soit prévu en conséquence (largeur de la bande, vitesse, d’où puissance motrice), sans que cela nécessite une grande largeur de la descenderie. Un convoyeur de 1,2 m de large, circulant à la vitesse de 2,5 m/s, peut extraire 1 000 à 1 500 t/h suivant la densité du produit. La recette du fond est organisée comme une recette à skip, mais, remplaçant les poches doseuses, un alimentateur régularise l’arrivée du produit sur le convoyeur. Si la résistance à la traction d’une bande unique allant du bas en haut de la descenderie n’est pas assez grande, on a plusieurs bandes en série, chacune avec sa tête motrice ; il est préférable d’avoir une bande unique : bande spéciale à petits câbles métalliques incorporés, ou bande portée par deux gros câbles métalliques latéraux qui l’entraînent, avec au jour un moteur asynchrone de 200 à 1 000 kW suivant la profondeur et le débit prévus. Dans certains cas, pour faciliter le démarrage d’une tête motrice de forte puissance, le moteur est à courant continu, alimenté à tension variable par thyristors. Il y a toutes les sécurités utiles pour éviter le retour en arrière de la bande en cas d’incident (frein automatique), le glissement sur la tête motrice, l’échauffement, etc.

La circulation du personnel et du matériel se fait par un puits de service à cages, ou par une sorte de char à bancs sur rails attaché à un câble, avec contrepoids entre les rails, dans une descenderie parallèle, éventuellement dans la descenderie d’extraction si elle est assez large, ou, si la pente n’est pas trop forte, par camions Diesel sur pneus.

J. A.

➙ Abattage / Exploitation à ciel ouvert et souterraine / Galerie de mine / Gisement.