Un géant renouvelé

Près de 1,5 milliard de tonnes de minerai de fer brut ont été extraites des profondeurs de la célèbre mine de Kiruna de LKAB depuis le début de l'exploitation en 1898. Cinq cents kilomètres de route entretenue traversent la mine, largement considérée comme l'un des opérateurs souterrains les plus modernes au monde et réputée pour son engagement en faveur de l'innovation et de la mise en œuvre de technologies d'avant-garde.

Le gisement de Kiruna mesure environ 80 mètres de large et quatre kilomètres de long, et atteint une profondeur de deux kilomètres. Ce qui a commencé comme une mine à ciel ouvert s'est progressivement transformé en une mine souterraine profonde à fort tonnage. Kiruna a dépassé la barre des 1 000 mètres en 1999 et, en 2012, LKAB a achevé un niveau de transport principal encore plus profond, à 1 365 mètres, qui devrait soutenir la production de minerai de fer jusqu'en 2035 environ. Plus la mine s'est développée en profondeur, plus la ventilation est devenue coûteuse et complexe.

"Nous avons dû agrandir la mine et pour cela, il faut des machines plus grandes, mais nous avons rencontré de nombreux problèmes pour utiliser du diesel", explique Per Brännman, qui supervise la division de chargement de la mine, composée de 300 personnes : "Il ne s'agit pas seulement de mettre en place une ventilation plus importante pour obtenir un bon environnement, il faut aussi creuser davantage de tunnels. Le diesel n'était tout simplement pas une option si nous voulions avoir de grosses machines productives ici."

Kiruna a été parmi les premiers à adopter le chargement par câble électrique dans l'industrie, et LKAB n'est pas étranger aux avantages de l'exploitation minière électrique en termes de durabilité et de productivité. Kiruna a testé son premier chargeur à câble électrique en 1985 et, quelques années plus tard, la mine a décidé de migrer vers des équipements miniers électriques.

"Les exigences en matière de ventilation étaient l'une des principales motivations au début, et l'amélioration des conditions de travail sous terre était un avantage supplémentaire", explique Brännman, dont la division est chargée de l'écaillage, du chargement, de l'abattage, du chargement, de la rénovation des passes à minerai et de l'entretien des équipements et des routes.
Sans émissions de gaz d'échappement, avec moins de chaleur, moins de vibrations et un niveau sonore plus faible, les moteurs électriques améliorent les conditions sous terre et le confort des opérateurs tout en réduisant considérablement les exigences en matière de ventilation. Les équipements électriques peuvent également réduire les coûts d'exploitation d'une mine à une fraction de ceux d'une unité comparable fonctionnant au diesel.

"Nous avons prouvé il y a longtemps qu'il était possible d'atteindre une capacité de transport et une productivité massives sans avoir recours aux moteurs diesel traditionnels et aux combustibles fossiles", déclare Brännman, "nous l'avons fait depuis le début des années 1980. Nous savons ce que la machine électrique peut faire. Nous voulons faire mieux ici."

Depuis la décision de mettre en œuvre le chargement de la productivité électrique, Kiruna a régulièrement remplacé ses machines à moteur diesel. Aujourd'hui, la mine s'appuie fortement sur une flotte de 17 chargeuses électriques Sandvik LH625E, dont la capacité de charge utile de 25 tonnes est essentielle pour atteindre l'objectif quotidien de Kiruna de 85 000 tonnes de matériaux d'alimentation en minerai.

"Nous sommes une grande mine, mais nous n'avons pas d'aires de chargement partout", explique Brännman, "nous avons quelques aires de chargement. La machine qui s'y trouve doit fonctionner. Nous ne voulons pas être un goulot d'étranglement dans la mine. Et si vous manquez de 25 dans la mine, nous ne pouvons pas assurer notre production quotidienne.
La capacité que vous avez dans ces machines est donc très importante."

La plus ancienne des chargeuses Sandvik LH625E de la mine, qui a fait ses preuves, a 13 ans et plus de 35 000 heures de production, et les anciennes unités ont des composants obsolètes. Ce qui a commencé comme un projet de modernisation de ces composants, et un projet parallèle d'amélioration du système d'enroulement de câble, s'est finalement transformé en un modèle de chargeuse entièrement mis à niveau.

"Nous sommes très satisfaits de l'ancienne LH625E, explique Brännman, nous voulions donc cette machine, mais Sandvik nous a dit que beaucoup de ces éléments étaient obsolètes. Après de nombreuses discussions, nous avons pris la décision avec Sandvik que si nous ne pouvions pas construire une ancienne 625, alors nous en construisions une nouvelle. Et c'est ce que nous avons fait.

"Le temps passe vite, et ce qui était la technologie la plus avancée dans les années 1980 ne l'est plus aujourd'hui. De nombreuses pièces proviennent de la LH625E éprouvée, mais avec une nouvelle technologie. Nous avons combiné le savoir-faire et l'expertise de Sandvik avec cette machine ainsi que les connaissances que nos opérateurs ont acquises en la faisant travailler pendant de nombreuses années, et il en est ressorti la Toro LH625iE."

Sandvik a collaboré étroitement avec LKAB pour personnaliser la conception du Toro LH625iE afin de répondre aux besoins de Kiruna. Ceux-ci comprenaient un meilleur rendement énergétique que le modèle original avec la même capacité de charge utile de 25 tonnes la plus importante du secteur, ainsi qu'une cabine opérateur plus grande et plus ergonomique.

La Toro LH625iE mesure 14 mètres de long et possède un godet de quatre mètres de large. Elle se connecte au réseau de la mine par l'intermédiaire d'un câble traînant de 350 mètres qui permet de travailler jusqu'à 700 mètres. Sa cabine spacieuse offre un espace inégalé aux opérateurs et permet d'inclure un siège unique tournant à 180 degrés, ce qui n'est pas possible sur les chargeuses Sandvik plus compactes. Travaillé à l'aide du joystick de direction, le siège peut être tourné dans le sens de la marche, ce qui améliore l'ergonomie de l'opérateur et élimine le besoin de regarder par-dessus l'épaule.

" Le siège est tellement important pour moi en tant qu'opérateur ", déclare John-David Sundbris, qui a travaillé avec des LH625E de Sandvik pendant deux ans et qui a depuis passé les six derniers mois derrière les commandes de la première Toro LH625iE de la mine. Une plaque dorée sur la cabine l'identifie comme la 600e chargeuse électrique livrée par Sandvik dans le monde.

"Le siège pivotant est beaucoup plus ergonomique qu'un siège classique et il améliore ma visibilité, explique Sundbris, vous suivez le flux avec le siège et vous n'avez qu'à le tourner lorsque vous avez besoin de regarder dans une autre direction. Les conditions de travail sont beaucoup plus confortables.

Le système d'enroulement du câble du Toro LH625iE a également été repensé. Le nouveau système en boucle fermée à faible tension est conçu pour augmenter la durée de vie du câble suiveur et réduire les dommages causés au câble dans les virages en dérive.

"L'augmentation de la durée de vie du câble suiveur est une amélioration significative", explique Brännman, "Vous pouvez avoir une vitesse égale tout le temps et vous n'avez alors pas de traction sur le câble. Le mouvement est beaucoup plus régulier. De plus, le câble est l'un des principaux éléments de maintenance de la machine, donc si nous pouvons l'améliorer, nous aurons plus de temps de productivité."

Le nouveau système a d'abord présenté quelques défis, mais LKAB et Sandvik ont travaillé ensemble pour les surmonter.

"C'est un système entièrement nouveau et il faut l'améliorer pour qu'il fonctionne mieux", explique Brännman, "avec quelques petits ajustements, il fonctionne très bien pour l'instant".

Confiant dans les tests effectués dans l'usine de Sandvik, LKAB a immédiatement mis le prototype Toro LH625iE dans un environnement de production en février 2020.

L'unité a travaillé 140 000 tonnes de minerai au cours de ses 350 premières heures d'opérateur, sans le moindre arrêt, précise Brännman.

"Il est vraiment important que nous disposions d'équipements dotés de la productivité nécessaire pour livrer le volume élevé de roches dont nous avons besoin", explique Sundbris. "Si nous ne livrons pas les tonnes, nous pouvons devenir un goulot d'étranglement."

Sundbris se rend en tramway dans une galerie, remplit le godet de 10 mètres cubes avec facilité et navigue jusqu'au passage à minerai le plus proche. Il bascule 25 tonnes dans un bac à roches juste au-dessus du niveau principal, où le minerai est collecté avant d'être transporté vers de grands concasseurs souterrains par des trains sans conducteur à 1 365 mètres sous terre.

"C'est une machine solide", déclare Sundbris, qui loue également la taille et les fonctionnalités d'un écran tactile couleur de sept pouces qui affiche les informations vitales sur un seul grand écran et lui permet de garder les yeux sur la route.

L'écran offre des informations sur l'entretien, des diagnostics faciles du système et des fichiers journaux d'alarme pour simplifier la maintenance. Le système de commande Sandvik Intelligent Control System surveille et avertit l'opérateur avant que les défaillances ne se produisent, évitant ainsi de graves dommages et une perte potentielle de production.

"Le LH625iE est plus numérique et il est plus facile de voir si quelque chose se produit, explique Sundbris, tout est plus intégré dans le panneau. C'est une machine très fiable. Elle fournit exactement ce que nous voulons, vraiment".

Kiruna a reçu son deuxième Toro LH625iE en novembre 2020. Elle prendra livraison de trois autres machines en 2021 et d'une sixième au début de 2022. Avec une option pour deux autres, LKAB est en train de changer toute sa flotte pour des Toro LH625iE, dit Brännman.

La mine travaille également avec trois chargeuses automatisées Sandvik LH621, la plus grande chargeuse à moteur diesel de la flotte de Sandvik, tandis que les gaz sont dégagés après les explosions nocturnes. La troisième de ses six Toro LH625iE, attendue au troisième trimestre 2021, sera également équipée d'AutoMine.

"Nous sommes enthousiasmés par le potentiel d'augmentation de notre utilisation de l'automatisation", déclare Brännman.

Selon lui, le nouveau géant a dépassé les attentes de LKAB.

"Pour mener à bien un projet de ce type, les deux parties doivent faire preuve d'une grande ouverture d'esprit, explique M. Brännman, et je recommanderai Sandvik en raison de son professionnalisme. J'entends par là l'ouverture d'esprit, l'enthousiasme et la compétence. Je dirais qu'il s'agit d'une collaboration gagnant-gagnant.