Le système TCAD+ offre une meilleure précision de foration et une économie d'abattage

TCAD+ a été développé à l'origine comme un " outil de foration " permettant d'améliorer la précision sur la base de plans de foration préconçus en combinaison avec une foration plus automatisée. Il fonctionne donc avec le logiciel Sandvik iSURE pour la conception des plans de forage et des tirs de mine en fonction des dimensions prévues de l'excavation des tunnels. Outre la précision et la facilité du contrôle directionnel, le travail de développement a permis d'obtenir de nombreux autres avantages. Ainsi, les foreuses Sandvik équipées du nouveau TCAD+ (Tunnel Computer Aided Drilling Plus) sont en mesure d'offrir à leurs clients un forage d'une grande précision, ce qui leur permet de réaliser des économies et d'améliorer leur efficacité.

Nouveautés
Non seulement le TCAD+ améliore la précision du tracé des surfaces, mais il permet également de travailler avec la même précision sur la formation du tracé des boulons, avec un suivi complet sur la nouvelle console d'affichage de l'opérateur. Le système est également applicable au forage de longs trous (sondes et coulis), puisque TCAD+ facilite l'augmentation du nombre de tiges de forage utilisées sans complications de surveillance. L'éventail des options de navigation est désormais plus large que le simple faisceau laser. L'éventail comprend désormais l'utilisation d'une station totale montée sur trépied pour fournir la référence. L'un des avantages est que cela permet aux opérateurs d'effectuer des mesures de contrôle et des ajustements de routine une fois que la station totale a été installée par le géomètre du projet.

Un nouvel écran couleur tactile plus grand (12 pouces - 305 mm) et à contraste élevé est une caractéristique majeure du TCAD+ et est également disponible pour d'autres formes d'instruments de forage de Sandvik. Il offre de nombreux avantages aux opérateurs. Non seulement il offre plus d'informations, mais il le fait avec ce qui est décrit comme une interface utilisateur graphique (GUI) de pointe, avec une conception graphique et une palette de couleurs testées intensivement et expérimentées sur le terrain pour la compréhension la plus claire et l'ajustement des données selon les besoins, y compris un ciblage plus facile de la flèche. Le contenu est présenté sous forme de menus logiques et clairs pour une prise de décision et un entretien faciles, couvrant toutes les fonctions de navigation, de surveillance du fonctionnement, de journaux d'entretien, de recherche de pannes et de maintenance.

le rôle d'iSURE
Les logiciels TCAD+ de contrôle des engins de forage et iSURE de conception d'excavation de tunnel travaillent ensemble, étroitement intégrés, pour un fonctionnement optimal des foreuses Sandvik applicables. iSURE combine les données pour le tracé du tunnel, le profil théorique requis, la conception du plan de forage et l'analyse des données collectées. Il dispose également de fonctions d'édition et de copie rapides et efficaces. Bien que le système de commande TCAD précédent soit compatible avec iSURE, la nouvelle version a en fait été conçue pour lui afin d'assurer une intégration complète. Contrairement aux logiciels de conception similaires, le principe de planification du forage et du chargement d'iSURE utilise le point le plus critique de la ronde, le fond de la ronde, comme base pour tout le processus de planification du plan de forage et du chargement de la ronde. Ainsi, l'espacement du fond du trou et les charges sont ajustés en conséquence, les charges sont définies et la fissuration du roc causée par le souffle est examinée. De cette façon, iSURE définit la précision optimale de la ronde à effectuer par un jumbo contrôlé par TCAD+ et permet de réaliser des économies considérables.

Les bases du dynamitage
Juha Kukkonen, responsable de secteur pour les foreuses de tunnels chez Sandvik Construction, explique comment iSURE s'inscrit dans les principes de base de la conception des tirs de mine. "Le schéma de forage est basé sur des calculs de charge à partir du contour, c'est-à-dire la rangée de trous de forage la plus à l'extérieur. La conception de la charge des trous dépend de l'explosif utilisé et de ses caractéristiques. Les données (paramètres) nécessaires à la conception du tir sont le degré de chargement (pour différents types d'explosifs), l'espacement des trous (pour un élément sélectionné du schéma de forage), la charge de la rangée suivante et le chargement spécifique (masse d'explosif par unité de volume de roche). Le concepteur de l'explosion suivra les valeurs de charge spécifique requises en fonction du type de roche et des spécifications prévues, et pour les différents éléments du schéma de forage. Le logiciel iSURE prend ensuite le relais pour calculer l'emplacement optimal de la prochaine rangée de trous"

Précision
L'utilisation d'un instrument de type station totale monté sur trépied et placé à l'extrémité du forage de tunnels offre une référence plus précise pour le guidage de l'engin. Une fois que la station totale a été installée et que les prismes montés sur le porteur de la foreuse ont été mesurés, toutes les autres mesures sont effectivement accomplies par l'opérateur avec le même degré de précision de quelques millimètres, sur la base du schéma de forage prédessiné à l'aide du logiciel iSURE dans la grille de coordonnées du chantier. La navigation laser traditionnelle est également prise en charge si nécessaire. Simo Sanerma explique : "La position et la direction de ce faisceau laser doivent être connues, soit dans le système de coordonnées du chantier, soit dans la grille de coordonnées du plan de forage. En montant des cibles laser sur le rail d'alimentation d'une flèche et en alignant ces cibles sur le faisceau laser, TCAD+ peut calculer l'emplacement des flèches dans le système de plan de forage."

Surveillance de la foration
Un enregistrement des performances de foration est collecté pour être traité par iSure, mais aussi pendant l'opérateur à l'aide de capteurs MWD (Measurement While Drilling). Une fois la foration en cours, le nouvel écran d'affichage offre une indication pour le statut de la foreuse sur chaque flèche. Les données standard collectées pour l'analyse comprennent les positions géométriques des trous forés, le taux de pénétration du forage et d'autres valeurs MWD standard, notamment la pression de percussion, la pression d'alimentation, la vitesse de rotation et la pression de l'eau de rinçage du trou entrant. TCAD+ est basé sur les capacités d'iSURE pour lesquelles DTi produit plus de données et une plus large gamme de types de données rapportées.

Rester en état de marche
Minimiser les temps d'arrêt globaux est un facteur majeur pour augmenter l'efficacité globale de l'appareil de forage et, par conséquent, l'avancement du projet. Avec TCAD+, l'opérateur et le technicien de maintenance se voient offrir des systèmes d'alarme intégrés entièrement expliqués et un affichage clair, piloté par menu, qui leur permet d'identifier la ou les pannes et leur gravité. La sortie des journaux d'erreurs et de maintenance pour une analyse hors site (via une clé USB) offre aux techniciens, superviseurs et ingénieurs des données précieuses pour l'analyse de tout problème récurrent en vue de rectifications et d'une meilleure planification des procédures de travail futures.

Modèles intelligents
Les nouvelles fonctionnalités du TCAD+ et du forage de tunnels intelligent iSure peuvent être appliquées à de nombreux modèles existants par le biais d'une mise à niveau des composants " boulonnés ", mais c'est peut-être dans les nouveaux modèles qu'elles trouvent leur meilleure application. Le premier modèle de la nouvelle série de foreuses DT de Sandvik doté de la fonction TCAD+ est le DT821-SC. Il peut fonctionner avec le système de commande du processus de forage de tunnels iSure. La Foreuse est un jumbo électrohydraulique à 2 bras transportant des marteaux hydrauliques RD525. En pratique, iSure avec TCAD+ offre une plus grande précision d'excavation et une diminution des vibrations dues au dynamitage grâce à un chargement optimal des trous et à un séquençage des tirs de mine. Tout cela contribue à la sécurité de l'environnement pendant la construction et à l'augmentation de la rentabilité du projet.

Les économies en pratique
Les économies réelles possibles dépendent évidemment des spécifications du site mais, sur la base de l'expérience acquise sur le terrain, Sandvik Construction a développé des exemples réalistes. On estime à 5 % le gain de traction obtenu en utilisant iSure avec une foreuse jumbo dotée d'une instrumentation de forage avancée. Cela équivaut à 12 tours d'excavation en moins par kilomètre de tunnel, avec toutes les économies qui en découlent en termes de temps, d'énergie, d'explosifs, etc. En ce qui concerne la précision du profil, si nous prenons une section de tunnel de 8,00 x 8,57 m et une réduction estimée à 150 mm de l'overbreak, cela équivaut à 4350 m³ de moins d'excavation de roche dans un kilomètre de tunnel. Cela permet de réaliser d'autres économies substantielles en réduisant le transport des déblais.

Une autre option intéressante
En résumé, les foreuses équipées de l'instrumentation "boulonnée" TCAD+ constituent une offre intéressante entre les foreuses plus conventionnelles travaillées manuellement et les foreuses Sandvik iSeries entièrement informatisées avec positionnement automatique de la flèche. Le TCAD+ est disponible en tant que nouveauté sur les Jumbo pour tunnels de la série DT (DT 611-C, DT 821-C, DT 821-SC, DT 1131-C et DT 1131-SC) ainsi que sur la série DD destinée aux applications minières. Il peut également être adapté à d'autres modèles pour lesquels Sandvik consultera sur la faisabilité et l'aspect pratique des applications.
Résumé des avantages et des caractéristiques

• Foration plus précise, y compris la navigation avec une station totale plutôt qu'une simple référence laser, sans qu'il soit nécessaire de peindre des cibles sur le front de taille des tunnels
• Réduction de la consommation d'énergie, grâce à une meilleure précision et à une minimisation du débordement
• Augmentation de la fiabilité des composants grâce à la réduction des "abus" involontaires
• Inclusion dans le même système du contrôle de foration des trous d'ancrage et des longs trous (injection de coulis et sondage avec ajout plus facile de tiges de forage) en utilisant différents plans de forage, comme indiqué sur l'écran de l'opérateur
• Interface opérateur à écran tactile beaucoup plus claire pour un fonctionnement simple (avec plus d'un opérateur si nécessaire), des diagnostics de recherche de défauts et de dépannage, d'où une fatigue moindre et un contrôle vraisemblablement plus rapide.
• L'arrêt automatique de la foration à la profondeur correcte du trou libère l'opérateur pour commencer d'autres forages, laissant le système s'occuper du reste
• Modèles de compensation de flèche tels qu'utilisés sur les foreuses de la série i de Sandvik
• Amélioration de la sécurité, grâce à une meilleure qualité des forages de tunnels, avec un besoin moindre d'écaillage, un meilleur soutien, etc.

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