L’exploitation de surface utilise une variété d’équipements souvent hautement spécialisés tels que les camions, les dizaines et les excavateurs pour extraire des ressources juste en dessous de la surface de la Terre. Il est généralement plus rentable que l’exploitation souterraine, le processus tendant à récupérer une quantité plus élevée des dépôts minéraux.

Cependant, le processus, qui englobe l’élimination des couches de sol et de roche pour accéder aux minéraux trouvés plus près de la surface, soutient une variété de problèmes environnementaux et basés sur l’entreprise – et a développé des systèmes et des technologies pour essayer de faire exactement cela.

Technologie d’exploitation Examine certains des plus grands développements des équipements d’extraction de surface et comment l’industrie cherche à utiliser l’innovation pour aider à surmonter les problèmes, à améliorer l’efficacité et à réduire les coûts.

De plus en plus de machines

GlobalData’s Global Surface Mining Equipment: Populations & Prévisions vers 2030 Rapport, publié en décembre 2024, estime que le nombre total de dizaines, les excavateurs hydrauliques, les élèves automobiles, les pelles de corde, les camions et les chargeurs de roues dans toutes les mines actives, excluant les carrières, à la fin de 2024, était de 155976.

En fait, le nombre total de machines actifs devrait atteindre 170 982 d’ici 2030, un taux de croissance annuel composé de 1,5% de 2024 à 2030, les camions étant le plus grand contributeur, suivi de dizaines, représentant 14% des machines, puis des excavateurs / pousseaux hydrauliques à 11%.

Les principaux OEM dans les camions d’extraction de surface sont Caterpillar, Komatsu et Volvo, explique la recherche GlobalData, Tata ayant une position forte en Asie-Pacifique (principalement en Inde) et Bellaz ayant une position forte dans l’ancienne Union soviétique. Dans l’ensemble, Caterpillar est considéré comme le leader du marché avec une part d’environ 40%, suivi de Komatsu avec 20% et Volvo avec 10%.

Électrification croissante de l’équipement d’extraction de surface

David Kurtz, directeur, minière et construction à GlobalData, Technologie d’exploitationLa société mère, suggère que dans une certaine mesure, «l’électrification des véhicules d’équipement de surface est une tendance imparable dans l’industrie alors que les mineurs travaillent à minimiser les émissions. Dans certains cas, le diesel mobile peut représenter 40% ou plus de [a mine’s] Émissions de la portée 1 et 2 ».

Il ajoute que «les clients mettent l’accent sur les coûts à vie, et ils cherchent donc à s’améliorer continuellement dans ce domaine, ainsi qu’à limiter l’impact environnemental et à continuer d’étendre les technologies disponibles, à travers des domaines tels que l’Internet des objets et la connectivité à l’automatisation».

Un représentant de Sandvik, une société suédoise de génie multinational spécialisée dans les produits et services miniers, dit que la création de tous les types d’équipement «plus productifs et rentables tout en garantissant la durabilité signifie se pencher sur l’automatisation qui permet d’efficacité, de facilité d’utilisation et de sécurité», tandis que «l’électrification jouera un rôle important dans l’assurance de forage durable».

Pendant ce temps, Epiroc, un fabricant d’équipements d’extraction et d’infrastructure, explique le électrification de l’équipement de surface commence à apparaître de plus en plus. “Les dernières années, l’électrification – et peut-être la plus notable d’électrification de la batterie – a été principalement utilisée pour les opérations souterraines, l’avantage le plus évident étant le besoin réduit de systèmes de ventilation coûteux. Cependant, nous constatons également un intérêt croissant pour l’électrification de surface”, explique un représentant EPIROC Technologie d’exploitation.

En avril, Epiroc a pris une commande pour une flotte massive de véhicules, environ 50 machines, de gréements de forage électriques et électriques à piles et à batterie pour les mines de minerai de fer ouvert de Fortescue dans la région de Pilbara en Australie occidentale. La commande reste la plus importante de l’histoire d’Epiroc, avec une valeur supérieure à 220 millions de dollars (SKR 2,2 milliards) sur cinq ans.

Les machines sans conducteur seront finalement exploitées entièrement de manière autonome, supervisées par rapport au centre d’opérations intégré de Fortescue à Perth à plus de 1 500 km et élimineront environ 35 millions de litres de consommation diesel chaque année, selon un communiqué de Fortescue publié à l’époque.

Lorsqu’on lui a demandé si l’électrification des véhicules d’équipement de surface était une tendance croissante, Sandvik a répondu que «certaines estimations, 30% de l’exploitation de surface a déjà l’infrastructure requise pour soutenir l’électrification des exercices. Pour ces opérations, l’électrification va être une réalité bientôt, sinon aujourd’hui.

«Pour d’autres opérations, nous continuerons de voir une augmentation progressive de l’adoption motivée par de multiples facteurs, notamment la disponibilité de l’électricité bon marché, les performances de l’équipement améliorées et les coûts de cycle de vie inférieurs par rapport aux solutions diesel», ajoute le représentant Sandvik.

Caterpillar, l’un des principaux fabricants mondiaux d’équipements de construction et d’exploitation minière, a investi massivement ces dernières années dans toutes sortes de véhicules électriques, a lancé son programme d’apprentissage précoce en 2021 pour «accélérer son développement et sa validation de CAT Battery-Electric Mining Trucks avec le soutien de clients miniers clés et de concessionnaires CAT», selon un état de presse précédent.

L’entreprise a élargi le programme – qui vise à favoriser collaboration avec les clients Pour mieux comprendre les impacts de la transition énergétique sur la technologie minière – inclure des camions hors route pour soutenir une demande croissante des industries de la carrière et des agrégats.

Le géant de l’exploitation et de la construction Liebherr raconte Technologie d’exploitation Que «pour les mineurs, l’électricité renouvelable, si disponible, sera probablement l’option la moins chère pour la décarbonisation. Dans certains cas, des conditions telles que la météo, l’environnement politique, la zone géographique, etc., peuvent signifier que l’électricité n’est pas constamment disponible.

«Différentes régions peuvent avoir différents types d’énergie en raison du coût générique local unique de ces énergies.

Plus d’autonomie

En novembre 2024, GlobalData suivait 2 348 camions de transport autonomes (y compris les machines prêtes à l’autonomie) opérant dans des mines de surface à travers le monde, contre 1 704 en novembre 2023. La plus grande population est en Australie avec 942, suivie de la Chine (790), du Canada (297) et du Chili (172).

Les camions d’exploration de surface autonomes ou autonomes – généralement utilisés sur les mines à ciel ouvert pour déplacer le minerai et les rochers de déchets – utilisent des technologies telles que le GPS, le radar et l’IA pour fonctionner sans conducteurs humains. Ils peuvent être contrôlés à distance ou gérés par un système central qui prédétermine les vitesses, les routes et les collections de minerai ou de minéraux.

Les camions autonomes présentent également un avantage d’efficacité par rapport aux formes de transport plus traditionnelles, en mesure de fonctionner en continu de jour et de nuit, augmentant la productivité et réduisant les temps d’arrêt. Il y a aussi des économies autour de la consommation de carburant.

Le fonctionnement autonome des machines de surface est une tendance croissante, renforçant la productivité et réduisant les émissions, explique Epiroc.

Liebherr raconte également Technologie d’exploitation Cette «technologie, numérisation et automatisation restent clés pour l’optimisation des équipements miniers. La technologie joue un rôle énorme dans le support que Liebherr Mining offre à nos clients lorsqu’ils travaillent pour atteindre leurs objectifs de réduction des émissions.

«Les progrès technologiques aident à optimiser l’exploitation minière en facilitant et / ou en améliorant les processus pour organiser, suivre, information, prédire et aider les mines à atteindre une production maximale avec le moins d’énergie utilisée.»

L’attrait limité des camions de chariot

En mai, Komatsu a réalisé ce qu’il a décrit comme une «étape importante de l’exploitation autonome d’un camion d’entraînement électrique agnostique de puissance» tout en étant connecté à une ligne de chariot dynamique. Il prétend que c’était la première fois dans l’histoire de l’industrie minière que le pouvoir est transféré dans un camion de transport émouvant et exploité de manière autonome via un système de chariot.

La solution est «conçue pour aider les opérations à réduire les émissions de carbone, à prolonger la durée de vie du moteur et à soutenir le voyage vers un avenir zéro-émissions», indique une déclaration de la société.

Amit Kumar, chef de projet, recherche de l’industrie minière, opérations minières à GlobalData, suggère que les camions de tramway ne sont pas adaptés à chaque site de mine, mais il existe certains critères qui les rendent viables, comme les sites miniers nécessitant un transport en montée / note important ou ceux qui ont des routes de transport en montée qui ne changent pas très souvent.

Cependant, les mines hors réseau «produisant de l’électricité à l’aide de générateurs diesel ne sont pas adaptées aux systèmes de camions Trolley. En fait, les camions de tramway existent depuis quelques décennies mais n’ont pas gagné en popularité en raison des limites impliquées», explique Kumar.

Il continue que les camions de batterie entièrement plus petits et moyennes déjà utilisés sont plus nombreux que les camions de chariot, et dans les années «à venir, nous sommes sûrs que les camions électriques entièrement de plus grande taille seront plus populaires que les camions d’assistants de chariot».

Kurtz ajoute que même si «le nombre de camions de chariot est passé de un peu plus de 200 il y a trois ans, il n’y avait que des prototypes de camions de batterie en arrière.

Liebherr soutient que «l’utilisation des systèmes de chariot peut réduire les émissions de gaz à effet de serre jusqu’à 80%. Déjà aujourd’hui, Liebherr peut fournir un système de chariot complet[s] y compris les infrastructures ainsi que les systèmes de camions comme les pantographes. »

En novembre 2024, GlobalData suivait 263 camions d’assistance au tramway et 207 camions électriques à batterie opérant dans les mines de surface à travers le monde, avec ces informations collectées à partir de recherches secondaires ainsi que des entretiens avec du personnel clé sur les sites miniers. La plus grande population de camions d’assistance au chariot se trouve en Zambie (133), suivie de la Namibie (56) et de l’Afrique du Sud (20).

Hitachi, Komatsu et Liebherr sont les principaux fournisseurs de camions d’assistance Trolley avec plus de 90% des camions suivis par le centre d’intelligence minière, avec les modèles EH3500AC, 960E et T284 les modèles les plus populaires pour les trois OEM, respectivement.