L'exploitation minière a débuté à 100 km au nord du cercle polaire arctique. Près de la ville de Malmberget en 1888, lors de l'achèvement de la ligne de chemin de fer de 500 km reliant les côtes norvégienne et suédoise, se développèrent des communautés prospères. Aujourd'hui, Malmberget et la mine de Kiruna sont les deux plus grandes mines de fer souterraines au monde. Grâce à la richesse des gisements et à l'activité minière qui en découle, des communautés dynamiques et prospères se sont formées, permettant à la population locale, de génération en génération, de travailler et de gagner sa vie.
Deux transformations urbaines uniques au monde sont actuellement en cours, Malmberget et Kiruna devant se déplacer en raison de l'expansion, lente mais sûre, des activités minières souterraines.
Dans le cas de Malmberget, la communauté devra déménager à 5 km, dans la ville voisine de Gällivare, suite à l'agrandissement de la mine de Vitåfors. Cette mine produit principalement des granulés pour la sidérurgie et son principal client est SSAB, à Luleå, en Suède. LKAB exporte vers l'Europe, le Moyen-Orient et l'Afrique du Nord, ainsi que des quantités importantes vers l'Asie.
LKAB possède l'un des procédés industriels les plus économes en énergie, avec l'impact climatique le plus faible de l'extraction minière aux produits finis à base de minerai de fer, mais les exigences sont élevées. La vision à long terme est une mine numérisée et autonome, exempte d'émissions de dioxyde de carbone.
L'entreprise ambitionne d'établir une nouvelle norme mondiale en matière d'exploitation minière durable en grande profondeur, avec un impact environnemental considérablement réduit. Pour ce faire, elle vise à devenir une industrie sans énergies fossiles.
Le minerai des mines souterraines de LKAB est extrait par foudroyage par sous-niveaux. Cette méthode d'exploitation consiste à créer des cavités dans le gisement par foration et dynamitage. Une fois le minerai extrait, les stériles retombent et comblent automatiquement les cavités.
De là, le minerai est transporté vers de grands concasseurs. À Malmberget, où l'exploitation se fait simultanément dans plusieurs gisements, le minerai est acheminé vers les concasseurs par d'énormes camions. Il est ensuite déversé dans de grandes trémies pour alimenter les concasseurs. Dans ces derniers, le minerai est concassé en morceaux d'environ 10 cm avant d'être transporté par de longs convoyeurs jusqu'à des bennes à minerai pouvant contenir jusqu'à 40 tonnes de minerai à la fois, à une vitesse de 17 m/s.
La petite ville de Malmberget vue du ciel, avec la mine de Vitåfors au centre.
Un système de bras
Il y a quelques années, un projet interne a été lancé pour améliorer l'efficacité du travail au niveau des concasseurs, situés à 1250 m sous terre.
L'entreprise recherchait une nouvelle solution pour traiter les blocs rocheux trop volumineux pour les concasseurs, évitant ainsi de devoir les forer et les dynamiter. Pour relever ce défi, il fallait un système de bras articulés suffisamment profonds, associé à une machine puissante capable de concasser les blocs.
En 2016, une procédure d'acquisition a été lancée pour deux machines destinées à être installées au concasseur. En août de la même année, la société suédoise Brokk, fabricant de machines de démolition radiocommandées, a remporté le marché public. La solution retenue consistait en deux robots électriques modèle 800, les plus imposants de la gamme standard de Brokk. Ces robots pèsent habituellement 11 tonnes, mais les modèles livrés ont été spécialement modifiés pour un poids de 7,5 tonnes.
Le Brokk 800 est idéal pour les travaux les plus exigeants et les plus lourds. Il allie taille et portée à la puissance de son marteau, qui offre une force d'impact supérieure à celle de tout autre robot de démolition télécommandé du marché.
Le bras a une portée de 5 m à l'intérieur du concasseur et peut ainsi atteindre les roches qui y sont piégées. Dans la solution modifiée, les chenilles habituelles ont été supprimées et les robots ont été boulonnés sur des socles individuels afin de garantir une stabilité maximale.
L'entreprise a fourni une solution complète incluant le transport jusqu'à la mine, l'assemblage et une formation de trois jours dispensée par son centre de formation. Grâce à cette formation, LKAB est désormais capable d'assurer elle-même une grande partie de la maintenance sur site, son personnel étant en mesure de le gérer.
Le Brokk 800 modifié en action dans la mine de Vitåfors.
Avantages de la solution
L'entreprise est désormais capable de traiter les blocs rocheux beaucoup plus rapidement qu'en devant forer et dynamiter les pierres trop grosses pour les concasseurs. De plus, l'usure des concasseurs est considérablement réduite. Le forage et le dynamitage restent occasionnels, mais beaucoup moins fréquents qu'auparavant.
Des normes extrêmement élevées étaient exigées des robots – les mines souterraines font partie des environnements les plus difficiles pour l'utilisation d'un marteau, les machines doivent donc être puissantes, équipées d'un système électrique résistant aux vibrations et capables de supporter la force physique.
À Malmberget, LKAB extrait et traite 17,8 millions de tonnes de minerai de fer par an, dont 9 millions proviennent de la zone où se trouvent les robots. Ces derniers sont placés face à face, à proximité de leurs concasseurs respectifs, ce qui élimine tout temps d'attente. Cette configuration facilite également la maintenance, LKAB pouvant ainsi alterner entre les deux robots.
La sécurité est un autre facteur important pour l'entreprise, et les robots ont permis de créer un environnement de travail plus sûr pour les opérateurs, désormais protégés. Grâce à la radiocommande, les opérateurs peuvent se tenir debout sur une plateforme protégée par une vitre anti-explosion, ce qui améliore considérablement la sécurité et offre un environnement de travail plus agréable puisqu'ils n'ont plus à travailler assis sur une machine vibrante.
Le fait que les robots soient électriques est un point positif, car l'entreprise s'efforce de devenir une industrie aussi décarbonée que possible. Une pelle mécanique diesel aurait pu être utilisée, mais l'entreprise estime que cette solution n'est pas acceptable d'un point de vue environnemental. Au total, huit opérateurs se relaient pour travailler avec les concasseurs et les robots. Kurt Karlsson travaille à la mine depuis 22 ans, dont 10 comme opérateur de concasseur. Il habite à Malmberget et possède l'une des rares maisons qui n'ont pas encore été rachetées par LKAB.
Quelques mineurs travaillent encore dans une partie de Malmberget qui est toujours debout, mais leur départ est inévitable. Au fil des ans, il a constaté plusieurs changements dans la mine et l'évolution du métier grâce aux progrès techniques des machines.
Il n'y a pas si longtemps, il fallait utiliser un camion équipé d'une foreuse pour extraire les rochers trop gros. Une fois la foration terminé, le bloc était chargé de dynamite et dynamité. La sécurité s'est nettement améliorée.
Le robot permet aux opérateurs de briser les rochers à l'aide de marteaux, réduisant ainsi la quantité de dynamite utilisée. L'absence de gaz produits lors du dynamitage constitue un avantage majeur. De plus, la manipulation de la dynamite et les évacuations sont chronophages. Un opérateur assis dans une pelle mécanique ne pourrait pas surveiller l'intérieur du concasseur ; la possibilité d'accéder à une plateforme est donc essentielle.
Les opérateurs du robot peuvent se tenir debout sur une plateforme protégée par une vitre résistante aux explosions.
Grâce à son entraînement électrique, le robot réagit très rapidement et démarre d'une simple pression sur un bouton : il suffit de le brancher. En cas de blocage dans le concasseur, le convoyeur continue d'alimenter le concasseur en roches avant de s'arrêter. Le robot Brokk peut alors facilement soulever, faire pivoter et retourner les roches pour dégager le concasseur. Les blocs peuvent peser jusqu'à 5 tonnes et avoir un diamètre de 1,5 à 2 mètres.
LKAB a particulièrement insisté sur le fait que l'espace disponible dans la chambre de roche était très limité, et sur les défis liés à l'adaptation du Brokk 800, qui ont été relevés par le département technique.
De nombreux échanges avec le client et des vérifications constantes ont permis de garantir une installation correcte. Un portique aérien menaçait d'entrer en collision avec les robots ; la collaboration avec LKAB a permis d'éviter cet écueil. L'équipe avait également besoin d'une limitation de rotation pour empêcher les robots de percuter la paroi rocheuse. Grâce à la résolution précoce de nombreuses questions, l'installation des robots sur site s'est déroulée sans encombre.
Ce type de collaboration étroite est bénéfique aux deux parties, car il permet de mettre en place plus rapidement une solution fonctionnelle. C'est particulièrement important lorsqu'il s'agit de machines stationnaires comme dans ce cas, car les forces à maîtriser sont considérables.
Technologie
Le service technique compte 15 concepteurs qui partagent leur temps entre le développement de produits et les machines spéciales sur mesure : des robots de 600 kg capables de travailler dans une salle de bains jusqu'au modèle 800 de 11 t, utilisé partout dans le monde dans les mines et les grands projets d'infrastructure comme les travaux souterrains.
Une autre fonction spéciale du modèle 800 pour la mine de Vitåfors, outre la plateforme, était une application baptisée ‘ système de relaxation ’ par les concepteurs. En cas de panne du robot, un système peut être activé pour détendre ses articulations. L'arrêt de toute chargeuse ou machine hydraulique immobiliserait le robot dans cette position et le rendrait complètement rigide. L'entreprise a intégré un bouton permettant de détendre le robot lorsque le ‘ système de relaxation ’ est activé. Il suffit ensuite de soulever la machine avec le portique pour la dégager et faciliter les réparations.
robots de démolition
Les robots de démolition de l'entreprise couvrent sept domaines d'activité : bâtiment et BTP, souterrains, process, cimenterie, sécurité et sauvetage, mines et nucléaire. Naturellement, les trois derniers sont les plus exigeants pour le robot Brokk.
Il s'agit de robots dotés des équipements les plus spécialisés et les plus complets disponibles dans l'offre de base, notamment un système de surveillance par caméra permettant une radiocommande à distance de sécurité. Ce système a également été utilisé avec succès par l'entreprise dans des opérations minières liées à la purge.
L'entreprise possède des machines à Tchernobyl qui sont toujours en service, ainsi que plusieurs à Fukushima, au Japon, où les autorités ont rapidement dépêché des machines Brokk après la catastrophe nucléaire. Elles servent à la démolition, à la manutention des débris de dynamitage et à leur placement dans des conteneurs étanches aux radiations.
L'entreprise a toujours misé sur les avancées technologiques pour devenir le leader mondial des robots de démolition, avec un service après-vente disponible dans le monde entier. Le modèle 90%, produit en Suède, est exporté, les États-Unis constituant son principal marché. Ces succès reposent sur les améliorations continues apportées au tunnel Lincoln, reliant le New Jersey à Manhattan, où les premières machines de l'entreprise ont participé à des travaux pionniers sous l'Hudson.
En 2019, la société a reçu une commande record de 60 robots, à destination d'un client asiatique du secteur de la sécurité et du sauvetage. Ces robots ont été conçus pour intervenir dans les domaines de la gestion des catastrophes, de la reconstruction et de la sécurité. Par exemple, les robots Brokk ont participé aux opérations de démolition à Ground Zero après les attentats du 11 septembre. Dans le secteur minier, la société exporte un nombre important de robots vers l'industrie minière sud-africaine.
Lors d'une visite dans une mine, le client a souvent un projet précis en tête pour le robot, mais l'entreprise préfère présenter tous ses domaines d'application afin que le client tire le meilleur parti possible de son robot.
